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Les appareils photos numériques sont caractérisés par la taille de leur capteur. C'est non seulement un critère de qualité, mais le format du capteur joue également un rôle en ce qui concerne l'optique.

Appareils reflex

Les appareils reflex sont basés sur une taille de capteur dite "normale" ou "full size", qui correspond à la taille d'un négatif 135 standard (24×36mm). Il y a peu d'appareils reflex qui emploient encore un capteur de cette taille, mais Canon, Sony et Nikon utilisent encore des capteurs à taille normale dans leurs appareils haut de gamme.

Appareils compacts

Il n'y a pas de "référence" pour les appareils compacts, puisque l'optique ne sert (par définition) que pour un seul appareil. Chaque fabricant utilise son propre format, et on va vers une miniaturisation de plus en plus poussée. Les appareils compacts avec optiques interchangeables (mirroless, evil = electronic viewfinder interchangeable lens, sld = single lens direct et slt = single lens translucent) ont un format propre car pratiquement chaque fabricant fait cavalier seul.

Voici la liste des formats les plus courants. Vous remarquez qu'il existe également des formats numériques plus grands que le format 24×36. Il y a plusieurs indications qui attitent notre attention: le crop factor et l'indication de taille en inch, et j'en ajoute encore une: le facteur de correction du diaphragme.

FormatCrop
Factor
Corr.
Diaphr.
Exemples
Format calssique
"full size"
1.0-0 Canon 5D, Canon 5D Mk II
Canon APS-H1.3-0.7 Canon 1D (plusieurs types)
APS-C1.5-1.2 Nikon, Sony (excepté full size)
APS-C1.6-1.4 Séries Canon xxxD, Canon xxD
Four Thirds (4/3") et
Micro Four Thirds
2-2.0 Olympus, Panasonic
1"2.75-2.8 Nikon CX (un nouveau système à optiques interchangeables)
2/3"4-3.9 Sony DSC-F828 (un des meilleurs compacts de 2004),
Fuji X10 (2011)
1/1.7"4.5-4.3 les compacts avec grands capteurs (2011)
1/1.8"4.8-4.5 Nikon Coolpix 995 (2001)

Effets d'un capteur à taille réduite

Effet multiplicateur de focale
Cet effet est décrit en détail à droite.

Optiques qui peuvent devenir plus petites
Comme le capteur est plus petit, on peut utiliser des optiques plus petites pour illuminer la même surface. Une optique qui fait du ƒ2.8 a une lentille frontale plus grande sur un reflex que sur un compact. Dans les deux cas, l'illumination du capteur sera identique (même nombre de photons par millimètres carrés).

Dans le cas du reflex, il n'est pas toujours fait usage de cette possibilité: de nombreux objectifs Canon sont conçus pour capteurs à taille normale (qui peuvent être utilisés sur tous les appareils), il n'y a que les optiques EF-S qui ne peuvent être utilisées que sur les appareils à capteurs de taille réduite. Il en va de même avec les optiques Sigma: DC (digital camera) indique les optiques qui ne peuvent être utilisées que sur les appareils à capteurs de taille réduite tandis que les optiques DG (digital grade) peuvent être utilisées sur tous les reflex.

Photosites qui sont plus petits
Plus la taille du capteur se réduit, et plus les photosites deviennent minuscules. Il y en a donc plus par millimètre carré. Pour obtenir un rapport signal/bruit donné, il faut donc qu'il y ait plus de lumière qui frappe le capteur!

Il s'agit du facteur de correction de diaphragme indiqué plus haut: Prenons un exemple: un capteur de 10 megapixels sur un reflex "full size" avec optique ƒ/3.5. Pour obtenir le même rapport signal/bruit, un capteur APC-C devrait utiliser une optique ƒ/2.1. C'est déjà difficile avec le format APS-C, c'est pratiquement impossible avec les petits formats. Un APN a petit capteur produit donc un bruit de fond plus prononcé.

Effet sur la profondeur de champ
Les capteurs plus petits permettent une profondeur de champ plus grande. C'est tellement vrai, que les appareils à capteurs minuscules (genre smartphone) n'ont même plus besoin de mise au point: l'image est nette (si on peut dire...) d'un mètre à l'infini.

La profondeur de champ est très limitée pour un reflex qui utilise une optique lumineuse. Cela est un problème pour la macro-fotografie où on est forcé d'utiliser une petite ouverture pour avoir une profondeur de champ suffisante. Bon nombre d'appareils compacts ont une fonction macro qui donne une profonceur de champ suffisante.

Par contre, la profondeur de champ limitée d'un reflex permet d'isoler un sujet du paysage. C'est une fonction très recherchée lors de la portraiture, et c'est pour cela que bon nombre de photographes professionnels préfèrent les reflex aux appareils compacts.

Autres effets optiques: diffraction
Nous avons signalé dans nos causeries techniques que la valeur du diaphragme est une valeur relative. Un diaphragme de ƒ2.8 est plus petit qur un grand-angulaire que sur une optique télé. Mais un diaphragme de ƒ/2.8 est également plus petit sur un appreil compact. Les capteurs deviennent si petits que le diaphragme doit être réduit en conséquence.

Mais un tout petit diaphragme produit une diffraction prononcée (perte de netteté). C'est une loi optique qui ne peut pas être éliminée avec des moyens techniques. Les appareils compacts ont donc un diaphragme qui ne ferme qu'à du ƒ/8 (Sony DSC-F828), pour aller à du ƒ/4 pour les compacts plus récents. La portée du diaphragme, qui va de ƒ/2.8 à ƒ16 pour une optique de reflex (rapport de 1 à 32) ne va que de ƒ/2 à ƒ/4 pour un compact (rapport de 1 à 4). Un compact fonctionne donc moins bien par faible lumière (bruit de fond plus prononcé) mais également par forte lumière (éblouissement car le diaphragme ne ferme pas assez).

On voit donc une situation extrème: les appareils très compact n'ont plus de mise au point (pas nécessaire) et pas de diaphragme (pas possible).

Formats de capteur


L'indication de taille de certains capteurs est souvent donnée en inch. La mesure correspond à la diagonale. On a utilisé des tubes de prise de vue jusque dans les années 1980. Les appareils étaient donc classés selon le diamètre du tube de prise de vue.

La partie active du tube était bien plus petite et dépendait également du réglage de l'électronique. La diagonale "utile" était environ 1.6× plus petite que la diagonale du verre extérieur. Lors du passage aux circuits intégrés, on a continué à utiliser cette mesure en inch.

Le format est calculé en prenant la taille de la diagonale en millimètres, en la divisant par 16 et en l'exprimant en inch. L'indication de la diagonale en inch est environ 1.6× plus grande que la diagonale effective du capteur.

Le format Canon APS-H a été lancé pour permettre un fonctionnement plus rapide: c'est une valeur de compromis qui permet une sensibilité élevée, ne coute pas trop cher tout en étant le plus rapide possible. Ce format était destiné à la photographie sportive: les appareils argentiques avaient un moteur pour entrainer le film, mais les appareils numériques de l'époque étaient connus pour leur lenteur.

Un système de camera est un format utilisé par une série d'appareils (parfois de marques différentes) dont les optiques sont interchangeables. Le format de système le plus connu est le Four Thirds.


Le terme crop factor indique que le capteur est plus petit, et qu'il ne va capter que la partie centrale de l'image (utilisation d'optiques sur un reflex à capteur de taille réduite). C'est comme si on avait fait un recadrage sur la partie centrale de l'image.

Ce recadrage a un effet multiplicateur de focale (bien que la focale optique ne change pas!): une optique EF-S 18-55 produit le même cadre qu'une optique 28-88. L'optique de type "S" (Short back focus) ne peut être utilisée que sur des appareils Canon à taille de capteur réduite.

Plus tard, on a continué à utiliser la référence aux reflex classiques, car la taille des capteurs étant variable d'un type à l'autre, la focale effective ne peut pas être calculée à partir de la focale optique. Le compact Sony DSC-F828 a une indication en mm "reflex" qui ne correspond pas aux mm optiques.

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