Importance de la taille d'un capteur photographique
La taille des capteurs est un argument souvent mis en avant. Mais qu'en est-il réellement ? Dans cet article, les équipes DJI Paris & Lyon vous proposent de tout apprendre sur les capteurs, afin de comprendre leur importance et bien choisir vos drones, caméras, appareils photos et tout autre système optique audiovisuel.
Qu'est-ce qu'un capteur ?
Tout d'abord, commençons par répondre à cette question : qu'est-ce qu'un capteur ?
Un capteur est une solution qui permet de transformer une grandeur physique acquise ("captée") en une autre grandeur exploitable. Attention, le capteur n'est pas un instrument de mesure. Il ne possède pas forcément de système d'affichage de l'information. Prenons l'exemple du thermomètre et de la température :
- La grandeur physique captée est "la chaleur".
- Elle est transductée ("convertie en donnée exploitable par l'humain") par la variation de la hauteur du mercure dans le tube du thermomètre.
Qu'est-ce qu'un capteur en photographie ?
En photographie, le capteur est l'élément qui permet de traduire la lumière reçue par l'appareil en une image numérique.
Dans le domaine audiovisuel, lorsque l'on parle de capteur, on se réfère en réalité au capteur photographique. Il s'agit d'un élément électronique.
L'objectif du capteur numérique est convertir le rayonnement électromagnétique, en un signal électrique analogique. Le signal est ensuite numérisé, ce qui donne la possibilité de reconstituer une image numérique.
Le "rayonnement électromagnétique", correspond à ce que l'on appelle la "lumière". Ainsi, les capteurs photographiques peuvent être destinés aux infra-rouges ou encore aux ultra-violets. C'est ainsi que l'on est capable d'inventer des dispositifs qui permettent de détecter la chaleur ou voir dans la nuit, ou encore de détecter des différences invisibles à l'œil nu via des lampes à UV.
Toutefois l'application à laquelle on s'attarde en photographie est celle de la lumière visible, (aussi dite RGB ou RVB (Rouge, Vert, Bleu)), car elle est celle qui est perçue par l'œil humain.
Comment fonctionnent les capteurs des caméras ?
Les différents capteurs photographiques ont pour ancêtre commun la pellicule photo.
Il s'agissait d'une matière fine dans les boîtiers caméra de l'époque, qui était sensible à la lumière et réagissait d'une manière plus ou moins accentuée en fonction de la quantité de lumière perçue.
Une image se formait sur la pellicule, et pouvait être agrandie ensuite, voir imprimée directement après la capture de l'image.
Aujourd'hui, les capteurs photographiques sont numériques. Ils sont composés de photosites, des éléments similaires aux photorécepteurs humains (les cônes et bâtonnets de l'œil). Les photosites sont capables de capter le rouge, le vert et le bleu.
Ils sont également appelés pixels, ou mégapixels (MP), un terme plus connu par le grand public.
La taille du capteur d'une caméra par rapport à son nombre de mégapixels est importante, car pour une taille équivalente, un capteur avec plus de photosite, aura des photosites plus serrés, plus petits.
Plus un photosite est grand, plus il capte la lumière avec précision, ce qui permet de reconstituer une image numérique de qualité. C'est pourquoi un capteur d'une grande taille est plus intéressant.
Différentes tailles de capteurs audiovisuels ?
La question que l'on peut se poser est : pourquoi il y a-t-il différentes tailles de capteurs photographiques ?
Alors que le petit format (correspondant aujourd'hui au plein format) était une référence en terme de taille de pellicule à l'époque de la photographie argentique, les constructeurs ont découverts qu'ils pouvaient faire des économies en réduisant la taille des capteurs numériques, c'est pourquoi il existe une flopée de taille de capteurs. Également, la miniaturisation des appareils de captation est une des raisons qui a poussé à la réduction de la taille des capteurs photographiques.
Aujourd'hui les tailles des capteurs peuvent être tout à fait originales, si bien que l'on parle parfois de "famille de capteurs" terme qui désigne une des capteurs dont la taille est comprise entre certaines valeurs précises.
Dans l'ordre décroissant cela donne la liste suivante :
- Moyen Format
- Plein Format (présent par exemple sur le DJI Ronin 4D)
- APS-H (famille de capteurs)
- Super 35
- APS-C (famille de capteurs)
- Micro 4/3 &"4/3" (par exemple DJI Mavic 3 & Mavic 3 Cine)
- 1 pouce (DJI Air 2S)
- 1/1,3 " (DJI Mini 3 Pro)
- 1/1,7 pouce
- 1/2 pouce
- 1/2,3 pouce (DJI Mini 2)
Capteurs Photographiques & Qualité d'image : quels impacts ?
La principale raison expliquant la nette amélioration de qualité d'image sur un appareil disposant d'un capteur plus gros est lié à la taille des photosites du capteur.
Pour une définition égale (nombre de pixels), le capteur le plus grand dispose de photosites plus grands. Comme la surface de traitement de la lumière, est plus grande, le capteur plus grand, est capable de recevoir plus de signaux lumineux pour les convertir en image.
Alors qu'un capteur plus petit ne parviendra pas à reconstituer la donnée visuelle avec la même finesse. Ou alors, il va être obligé d'augmenter sa sensibilité ISO pour proposer capter la lumière, mais cela à pour conséquence d'augmenter le bruit numérique.
Le gros avantage d'un capteur plus grand réside en sa capacité à restituer avec fidélité l'image, en raison d'une meilleure captation du signal lumineux, et sa conversion en un signal électrique qui correspond bien plus fidèlement à la réalité. Un capteur plus petit va moins bien capter la donnée lumineuse, car il a moins d'espace pour la traiter.
Focale apparente & Focale équivalente ?
L'objectif est circulaire et capte la lumière sous forme de cercle, mais les capteurs sont rectangulaires. La taille du capteur impacte la quantité d'image que l'on verra.
C'est pourquoi on parle de la focale équivalente, et on qu'on voit souvent la fameuse mention "équivalent au format 24 x 36". Le format "24 x 36" correspond au plein format, qui était la base en matière de photographie, puisque qu'il s'agissait de la taille du capteur standard à l'époque ainsi que de la taille de la pellicule sur laquelle était imprimée l'image.
- Avec un capteur plein format, le rectangle pourra être proche d'être complètement circonscrit dans le cercle.
- Avec un capteur plus petit, le rectangle sera plus loin de la bordure interne du cercle, ce qui donne l'impression de zoomer dans l'image.
Ainsi, il y a une différence de focale "apparente" : pour le même objectif, si on utilise deux appareils avec des tailles de capteur différents, le zoom dans l'image ne sera pas le même. La focale apparente est alors différente, et pourtant la valeur de la focale sur l'objectif n'a pas changée.
Exemple 1 : Un objectif 70 mm donne bien une focale de 70 mm lorsqu'il est utilisé sur un boitier avec un capteur plein format. En revanche, dès lors que l'on diminue la taille du capteur, il y a agrandissement : par exemple :
Le même objectif 70 mm sur un capteur plein format (focale 70 mm), équivaut à 140 mm sur un capteur 4/3 (il y a un facteur d'agrandissement x2 à prendre en compte, tout simple car le capteur 4/3 voit sa longueur et sa largeur être deux fois plus petites que celles du capteur plein format).
Exemple 2 : Un objectif mis sur un plein format et un même objectif mis sur un capteur APS-C, le facteur d'agrandissement ou coefficient multiplicateur est d'environ 1,5 à 1,6.
Les capteurs photographiques et leurs différences en fonction de leurs tailles est un sujet complexe que nous avons tenté de vous simplifier à travers cet article. Nous espérons que vous en avez appris un peu plus et que vous comprenez pourquoi opter pour un capteur d'une plus grande taille (tout chose égale par ailleurs) est synonyme d'une meilleure qualité d''image.
Pour toute question, remarque ou précision, n'hésitez pas à nous laisser un message dans l'espace commentaire ci-dessous.
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