La taille des capteurs photo

Pourquoi des tailles différentes ?

Dès les premiers APN compacts, on a cherché à limiter les coûts. Or, un capteur plus petit coûte moins cher à produire : on en fabrique plus dans une seule galette de silicium et, en cas de défaut de celuici, la surface perdue est moindre.

Sur les reflex, il n'était pas possible de réduire la taille du capteur : la taille du viseur, et donc son confort, est lié à celle du capteur puisqu'ils utilisent le même objectif. En outre, il fallait que les professionnels puissent réutiliser les coûteux objectifs achetés pour leurs appareils argentiques.

Résultat : on a clairement deux mondes, avec les grands capteurs faisant au minimum 13x17 mm et les petits capteurs faisant au maximum 6x8 mm. Les premiers (illustration en vert et bleu) sont utilisés sur les reflex, les hybrides micro 4/3 et une poignée d'autres appareils (Sigma DP1 et DP2 notamment), les seconds sur tous les autres APN  compacts ou bridges, c'est pareil (illustration en jaune et rouge).

Principale influence : la sensibilité

Un capteur est composé d'un grand nombre de photosites, des éléments qui transforment la lumière en courant électrique. Chaque photosite peut donc être vu comme un minuscule panneau solaire captant la lumière d'une couleur primaire (rouge, vert ou bleu).

Cela paraît logique : un grand panneau solaire capte plus de soleil qu'un petit, et donc fournit plus d'électricité.  quelques détails techniques près, ce phénomène se produit également sur les photosites. Il est évident que si l'on entasse 12 millions de photosites sur un capteur d'environ 4,5x6 mm (comme le Canon Ixus 110 IS), chaque photosite sera beaucoup plus petit que si on en met le même nombre sur un capteur de 15x23 mm (cas du Nikon D5000).

Schémas des photosites de capteurs courants ; la flèche indique la mesure du pas, la distance entre photosites.

De gauche à droite : reflex Pentax K20D, compacts Fuji F200EXR et Panasonic FX40.

Notez la différence de taille des surfaces sensibles (colorées).

Un rapide calcul montre que les photosites du D5000 sont environ 12 fois plus gros que ceux de l'Ixus 110 IS. Il s'agit là d'un cas extrême, la définition des reflex étant encore généralement légèrement supérieure à celle des compacts, mais de manière générale, un photosite de reflex amateur est donc 8 à 12 fois plus gros qu'un photosite de compact (cidessus) ; s'il reçoit la même illumination, il va donc capter 8 à 12 fois plus de lumière, et donc fournir un courant plus puissant.

Même définition, même sensibilité (1600 ISO), mais

taille de capteur différente : reflex APS en haut, compact en bas.

Or, si le courant est trop faible, on ne peut pas le mesurer avec précision. Il faut l'amplifier, ce qui augmente les petites erreurs aléatoires qu'il transporte. Et, au final, on obtient des images bruitées  dans l'exemple cidessus, voyez comme l'image du bas est granuleuse.  l'inverse, un courant fort n'aura pas besoin d'être amplifié et pourra être mesuré plus efficacement ; le bruit sera nettement plus faible.

Seconde influence : la profondeur de champ

Un paysage, on l'aime bien net à toutes les distances. En revanche, on peut parfois vouloir rendre flou un arrièreplan ou un avantplan, pour détacher un visage sur un fond flou ou masquer une herbe placée entre l'appareil et le sujet par exemple. La possibilité de contrôler ce flou (on parle de profondeur de champ) est liée à la taille physique de l'image projetée sur le capteur. Or, pour remplir un capteur de 15 mm de hauteur, il est évident que cette image doit être trois fois plus grande que pour remplir un capteur de 5 mm de hauteur.

taille de capteur différente : compact à gauche, reflex APS à droite.

Ici, la mise au point est dans les deux cas faite sur le nez de l'individu ; les deux images sont réalisées à la même distance, avec le même cadrage (focale équivalente à 105 mm) et la même ouverture (f/5), avec un compact à capteur 1/2,3" à gauche et un reflex à capteur APS à droite.

Notez comme les sangles du harnais ou les poches de la penderie restent visibles sur le compact, alors qu'elles sont presque totalement estompées sur le reflex. Dans le premier cas, l'arrièreplan attire l'oeil et peut être gênant. Dans le second, l'oeil est attiré par la netteté sur le visage et ignore l'arrièreplan.

Attention, trop diminuer la profondeur de champ est parfois nuisible : dans notre exemple, elle est si réduite avec le reflex que même le visage n'est pas entièrement net. Pour éviter cet effet, il faudra fermer le diaphragme de l'objectif grâce aux réglages manuels de l'appareil.

Reste à mesurer la taille des capteurs. Et là, c'est Kafka qui s'en est occupé. Par une habitude héritée de la télévision à tube, on note en effet la taille du cercle d'image en fractions de pouces, le capteur occupant une partie de ce cercle d'image.

Ne cherchons pas à comprendre et contentonsnous de répertorier les tailles courantes :

Il y a un aspect moins souvent cité en faveur des grands capteurs ou, plus exactement, des gros photosites : la dynamique, c'estàdire la capacité à conserver des détails à la fois dans les ombres et dans les hautes lumières. Ici, le compact (à droite) a complètement brûlé la fenêtre, les fentes du store étant à peine visibles, malgré une exposition semblable sur l'ensemble de l'image.

Les gros photosites du reflex (à gauche) peuvent capturer plus de lumière sans saturer. Ils sont donc capables d'accepter de plus grands écarts de luminosité, et de bien détailler tout à la fois, par exemple, une robe de cocktail longue blanche et un costume noir  ceux qui photographient un mariage apprécieront.