La taille du capteur

Et si on parlait du capteur, un élément indispensable de votre APN ?

De la pellicule au capteur

Du temps d’avant, le numérique n’existait pas et on utilisait des films sensibles à la lumière pour capturer les photos. Bon, il y avait aussi d’autres surfaces possibles, mais, pour des raisons de commodité, on se contentera de celle là. Donc, avant, il y avait les pellicules photos. Plusieurs formats cohabitaient, dont un des plus connus fut le 24×36 (dite aussi « 35mm » car le premier 24×36 est né pour le cinéma, afin de vérifier les pellicules et ce que cela allait donner). La proportion était de 3/2. Ce format fut populaire et parmi les plus utilisés.

Et puis un jour, il y a eu la révolution du numérique. Exit la pellicule, bonjour le capteur électronique sensible à la lumière. Ce qui nécessitait également un dispositif de conversion et un dispositif de stockage dans l’appareil, complexifiant l’intérieur d’un appareil photo.

Etrangement, malgré quelques tentatives, le format 24×36 ne fut pas tout de suite adopté par l’univers de la photo numérique. Il lui faudra même de longues années pour voir arriver ce format. C’est essentiellement pour des raisons financières, que l’on a vu des formats très différents apparaitre. Ces formats sont basés essentiellement sur deux rapports en termes de proportions : les 4/3 et les 3/2, ces derniers étant dérivés du 24×36. D’ailleurs, le 24×36 reste une référence à laquelle on va souvent se référer, tel un graal illusoire.

Afin d’illustrer la variété des tailles des capteurs disponibles, voici un petit schéma des principaux capteurs que l’on peut trouver dans nos appareils photos numériques. Si l’échelle est (globalement) respectée, il y a un petit effet d’agrandissement afin de mieux voir.

Un capteur 24×36 a comme dimension 24 x 36mm. Un capteur APS-C (Nikon, Pentax) a comme dimension 15,7×23,6mm. Et un capteur 1/2,3″ a lui comme dimension 4,6 x 6,1mm. C’est ce dernier qu’on trouve dans la majorité des bridges.

On peut donc comprendre que plus le capteur est petit, plus il sera difficile d’augmenter son nombre de pixels sans provoquer des « interférences ». Il ne pourra pas avoir les mêmes caractéristiques de fonctionnement qu’un capteur plus gros.

De la taille des capteurs et de leur influence

Il faut savoir que la taille du capteur a un effet direct sur la qualité d’une image.

Techniquement, un capteur est composé de millions de photosites (connus sous le terme pixel) qui vont capter la lumière. Un appareil de 8 mégapixels -mpx- (comme les iPhone actuels par exemple) aura donc 8 millions de photosites. Un appareil de 36 mégapixels (comme le Nikon D810) aura, quand à lui, un capteur de 36 millions de photosites. Or plus l’espace est petit, plus il sera compliqué de faire tenir ces millions de photosites car on va se heurter à des lois physiques. Néanmoins, Sony propose depuis peu un capteur de 42mpx, tandis que Canon vient de proposer un 5ds doté d’un capteur de 50mpx. Revers de la médaille, il est limité à 6400ISO, ce qui n’est pas un problème en studio (cible visée). Canon disposerait même d’un capteur doté de 100mpx !

Pour augmenter le nombre de pixels dans une surface donnée, la seule solution sera de réduire la taille des photosites et la distance entre eux. Ce qui aura comme conséquence directe, une augmentation non négligeable du bruit électronique et une baisse de la dynamique du capteur (ce qui explique la limitation à 6400ISO pour le Canon 5ds).

A contrario, plus la taille du capteur sera grande, plus la distance entre deux photosites sera elle aussi grande et plus la taille du photosite sera elle aussi agrandie. Avec à la clé, une capture de la lumière de meilleure facture et une plus grande dynamique.

Ce qui veut dire en clair, que si on a beaucoup de pixels sur une petite surface, on augmente les risques d’une catastrophe. Certes, les constructeurs ont prévu des moyens électroniques pour réduire les risques, mais il ne faut pas se leurrer, très rapidement, on obtiendra une image bruitée et/ou lissée à l’extrême pour tenter de faire passer la pilule.

Ceci bat donc en brèche l’idée qu’un plus grand nombre de pixels apportera une meilleure qualité d’image. Ce n’est pas un hasard si les fulls frame professionnels (donc haut de gamme) restent sages en nombre de pixels, se maintenant aux alentours des 16-18mpx  (Nikon D4s ou Canon 1D X).

Ce n’est pas tout

Si la taille du capteur (et le nombre de mégapixels) a un impact sur la qualité de la photo, ce n’est pas le seul problème que cela va induire. Le deuxième impact sera la longueur de focale.

Qu’est ce que la focale, allez-vous me demander. Il y a bien la définition de wikipedia, mais vous risquez de ne pas comprendre grand chose. Aussi, je vais vous proposer une explication qui fera hurler beaucoup mais qui vous permettra de comprendre, du moins je l’espère.

Imaginez que l’objectif c’est votre oeil. Ce dernier a un champ de vision. La focale c’est ce champ de vision.

Comme vous pouvez le constater, votre oeil a un champ de vision qui est limité. Même si vous pouvez le faire pivoter, ce champ de vision restera identique. C’est la même chose avec les objectifs. Ils ont des champs de vision limités. Plus la focale est petite, plus le champ de vision est large. Plus la focale est grande, plus le champ de vision sera étroit.

Grosso-modo, l’oeil humain correspond à un objectif dont la focale est quelque part entre 35 et 50mm en 24×36 (qui est la référence, ce qui fait qu’on parlera souvent d’équivalent 24×36), suivant les individus.

La taille du capteur va introduire un coefficient multiplicateur pour la focale. Plus le capteur sera petit, plus le coefficient sera important, et donc le champ de vision sera rétréci.

Pour le tableau ci dessous, on prend comme référence un objectif avec une focale fixe de 50mm en 24×36, c’est à dire à peu près le champ de vision de l’être humain. On s’aperçoit que suivant la taille du capteur, ce champ de vision sera rétréci.

Si on souhaite conserver la vision de l’oeil humain, il faudra donc opter pour une focale plus grande…

Ci-dessous, un tableau de conversion des principales focales

Autre effet collatéral, c’est la réduction de la profondeur de champ. Plus le capteur est petit, plus il sera difficile d’obtenir une profondeur de champ faible, celle qui donne les effets de bokeh (le flou d’arrière plan).

Vous pouvez donc comprendre que le choix du capteur, sa taille et son nombre de pixels, vont avoir un impact non négligeable sur le type de photo que vous voudrez faire, de même sur le boitier et les objectifs à acquérir…