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 Petit Mémo sur les capteurs

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Irlan
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Irlan

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MessageSujet: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitimeLun 20 Oct 2008 - 13:33

Alors voilà, pour répondre à la demande générale (si si) un petit post pour capter ce qu’est un capteur ! Petit Mémo sur les capteurs Icon_idea

Petit Mémo sur les capteurs Capteur-nikon-FX-24x36
Ici un exemple de capteur numérique, le capteur 24x36 du Nikon D700.

Mine de rien il est très souvent question de capteurs dans les discussions, et il n’est pas inintéressant de rappeler quelques notions de base sur ce qu’est un capteur, à quoi ça sert et quel impact ça a sur une photo.


D’abord et pour faire simple, le capteur est ce qu’il est convenu d’appeler un « composant électronique photosensible ».
Petit Mémo sur les capteurs Adodonic
« photo » est un mot d’origine grecque qui désigne la lumière et la clarté. Un composant photosensible est donc un composant qui réagit à la lumière.

COMPARAISON CAPTEUR PELLICULE

Pour faire simple, le capteur présent dans nos appareils numériques joue le même rôle que les pellicules utilisées dans les appareils argentiques.

Petit Mémo sur les capteurs Kodart4
Petit Mémo sur les capteurs Adodonic
Pour autant il existe des différences fondamentales entre un capteur d’appareil photo numérique et une pellicule traditionnelle.
D’abord le capteur, contrairement à la pellicule, ne stock pas les photos.
Pour ça nous avons des cartes mémoire externe ou un peu de mémoire interne disponible dans nos appareils.
Petit Mémo sur les capteurs LEXAR_Carte_SD_2GB_Ecoline-p-LSD2GB654

Le capteur (plus particulièrement ses photosites) se contente de réagir à la lumière et de créer un signal qui sera transformé en photo numérique via le processeur de l’appareil.
Par ailleurs et surtout, là ou nous pouvions changer de pellicule à notre guise, le capteur électronique est au cœur même de nos APN, et on ne peut choisir de changer la taille ou le type de capteur. No
Il importe donc de bien y réfléchir avant d’acheter son appareil photo.
Eh oui, impossible de changer le capteur de vos FZ pour y mettre à la place un capteur plein format ! Petit Mémo sur les capteurs Biggrin

DIFFÉRENDS TYPES DE CAPTEURS
Il existe plusieurs types de capteurs, fabriqués selon des normes technologiques différentes :


On peut ainsi citer :
- Le capteur type CCD (« Charged Coupled Device »)
- Le capteur type super CCD développé par Fuji.
- Le capteur type CMOS (« Complementary Metal Oxide Semiconductor » initialement développé par Canon).
- Le capteur MOS développé par Panasonic
etc…
Petit Mémo sur les capteurs Canon-eos-4540d-capteur-CMOS

Ici un exemple de capteur CMOS développé par Canon

Bon alors ne me demandez pas quelles sont les différences fondamentales entre tel ou tel type de capteur, là ça me dépasse. Petit Mémo sur les capteurs Icon_rolleyes
Pour faire simple, je retiens que ce ne sont pas les mêmes technologies, que la place des photosites et leur organisation n’est pas la même.

Aujourd’hui il est communément admis que les capteur type CMOS offrent de meilleurs résultats notamment en ce qui concerne la gestion du bruit numérique.
Il est significatif d’observer que ces capteurs CMOS (développés par CANON) équipent maintenant les reflex experts et pré pro de chez Nikon,
l’éternel rival de Canon : si Nikon aussi passe au CMOS ce n'est pas pour rien...
Sur les Lumix FZ ce sont des capteurs de type CCD.

Pour les curieux et ceux qui sont callés sur les technologies, vous trouverez pas mal d’infos techniques ici :
http://www.erenumerique.fr/technologie_apn_le_capteur_c_est_quoi_-art-672-4.html

Notons que s’il existe différends types de capteurs, il en existe également différentes formes. Pas de formes fantaisistes bien sûr (étoile etc… Petit Mémo sur les capteurs Icon_clown ) Mais il existe deux standards :
- Le Capteur de forme 4/3 qui équipe les compacts, les bridges (dont les FZ) ainsi que les reflex Pana et Olympus.
- Le capteur de forme 3/2 qui équipe les autres boitiers reflex. Ce format correspond au standard argentique 24 x 36.

Cette question de la forme sera également à prendre en compte lors du choix de son APN, et donc de son capteur.

Sur nos FZ, comme sur les plupart des appareils équipés d'un capteur 4/3 nous pouvons choisir entre le format 4/3, le format 3/2 et le format 16/9.
Pour les tirages papier de petite taille, un format 4/3 donnera des photos de 15 cm / 11 cm tandis que le format 3/2 donnera les classiques photos 10 cm / 10 cm.

A l'inverse les reflex équipés d'un capteur au format 3/2 (tous sauf les reflex Olympus et Panasonic) ne permettent pas de prendre des photos directement au format 4/3.

Pour ceux qui veulent absolument faire des photos au format 4/3, plus carré, ils devront donc renoncer aux capteurs de type 3/2, ou bien prendre le temps de recadrer les photos à leur guise en post traitement. Petit Mémo sur les capteurs 1388759516

DIFFÉRENTES TAILLES DE CAPTEURS
S’il existe différentes technologies et formes de capteurs, il en existe également différentes tailles !
Petit Mémo sur les capteurs Tailles_capteurs1

Pour des raisons qui m’échappent les petits capteurs sont mesurés en fractions de pouces (pourquoi pas en yards !!), les plus gros en millimètres.
Le standard d’une pellicule argentique était de 24mm x 36 mm.
C’est ce format de capteur qui est repris dans les appareils reflex haut de gamme dits « plein format » ou full frame.
Ce format n'est d’ailleurs pas une limite absolue, il est dépassé par les appareils dits « moyen format ». Le Leica S2 aura par exemple un capteur de 30 mm * 45 mm ! Petit Mémo sur les capteurs Affraid .
Nous autres devons nous contenter de capteurs beaucoup beaucoup plus petits sur nos bridges !
Si vous regardez les spécifications qui apparaissent à la fin des modes d’emplois de vos FZ (pour ceux qui en ont) vous pourrez lire les dimensions suivantes :
FZ 18 : 1 / 2.5 pouce
FZ 28 : 1 / 2.33 pouce
FZ 50 : 1 / 1.80 pouce.
Ces données nous indiquent quelle est la dimension de la diagonale extérieure du capteur exprimée en fractions de pouces. Petit Mémo sur les capteurs Confused

Petit Mémo sur les capteurs Pouce

Ne sortez pas votre règle pour mesurer votre pouce : un pouce = 2,54 cm, soit 25.4 mm.
Donc pour le FZ18, une diagonale de 1 / 2.5 pouce équivaut à (1 / 2.5) x 25.4 = 10,16 mm.
Vous suivez ?? Petit Mémo sur les capteurs Icon_razz

Un petit calcul rapide nous permet donc de connaitre les diagonales de nos capteurs de FZ, en mm (ben oui, le système métrique c’est quand même pratique !) :
FZ 18 : 10.16 mm
FZ 28 : 10.90 mm
FZ50 : 14.11mm.(eh eh Petit Mémo sur les capteurs Aras_qui ...).

Petit Mémo sur les capteurs Adodonic
Là où ça se complique c’est que ces diagonales (exprimées en pouces ou en mm) nous renseignent sur la dimension extérieure du capteur.

Alors bien sûr ce n’est pas totalement inintéressant, mais ce qui nous intéresse surtout c’est la dimension photosensible du capteur, c’est à dire sa surface interne.
Là ça se complique encore un peu, et il faut ressortir sa calculette et prendre une aspirine au passage. Petit Mémo sur les capteurs Icon_pale
La difficulté c’est qu’il n’y a pas de règle très précise pour déterminer quelle est cette surface photo sensible et quelle est la surface occupée par la bordure du capteur.
D’après dpreview, cette surface photosensible serait uniquement de 2/3 du capteur, mais elle varie en fonction du type et de la taille du capteur. ça se corse.
Si on retient ce ratio des 2/3 (plus exactement 70%) pour connaitre la diagonale utile, on arrive aux chiffres suivants :
FZ 18 : 7.21 mm
FZ 28 : 7.75 mm
FZ50 : 10.02mm.
Mais entendons nous bien, là on est dans une estimation assez approximative...
Petit Mémo sur les capteurs Adodonic
Quoi qu’il en soit, à partir de cette estimation de la diagonale utile, et grâce au théorème de Pythagore et en sachant que le capteur de nos
bridges est de format 4/3 on peut poser une équation qui nous permet de trouver la largeur et la hauteur du capteur. Petit Mémo sur les capteurs Icon_cheers

Alors je vous dis tout de suite que j’étais plutôt littéraire que matheux au collège, mais l’équation serait la suivante :
Si la largeur du capteur = 4x et si la hauteur du capteur = 3x
Si « Du » désigne la diagonale utile
Alors :
(4x)² + (3x)² = Du²
Donc 25x² = Du²
Donc x = V(Du²/25). Petit Mémo sur les capteurs Aras_qui

Pfff j’aurais jamais cru que mes cours de math du collège me serviraient à calculer des tailles de capteur photo !! Petit Mémo sur les capteurs Icon_wink
Cette petite formule me permet d’estimer la taille réelle de nos capteurs, hors « bordures ».
Voici dans le tableau les chiffres auxquels j’arrive (des estimations, encore une fois hein !) :


Petit Mémo sur les capteurs Tablea10


Sur ce petit croquis on se rend bien compte de la taille relative des capteurs les uns encastrés dans les autres, c’est peut-être plus parlant que mon tableau :

Petit Mémo sur les capteurs Tut_digital_sensor-sizes

Le bord extérieur est l’échelle 1, un capteur 24 x36.
Les APS – C (tracés bleu et rouge) sont les standard des reflex Canon, Nikon, Sony etc… A l’intérieur en vert vous voyez le format 4/3 des reflex Olympus et Pana. On voit bien que non seulement il est plus petit mais encore qu’il n’a pas la même forme : ici c’est bien un 4/3, tandis que sur les
autres reflex sont en 3/2.
Nos capteurs de FZ correspondent à peu près au petit carré violet du centre Petit Mémo sur les capteurs Icon_sad

LE CROP FACTOR
Alors bien sûr c’est intéressant de connaître les dimensions du capteur qui équipe nos appareils, mais au fond à quoi ça sert ??

Qu’est ce que ça change sur nos photos d’avoir un capteur plus ou moins gros ??
La taille du capteur va avoir une conséquence immédiate sur le cadrage de l’image.
Ainsi, si un capteur plein format 24 x 36 capte l’intégralité de l’image, plus le capteur sera petit, plus cette partie de l’image captée sera réduite.
Ici, par exemple, on voit dans la partie grisée comment cadre un Reflex APS - C (crop factor 1.5) par rapport à un plein format.
Le rectangle encore plus foncé du centre correspond au "cadrage" équivalent d'un FZ50 :
Petit Mémo sur les capteurs P1000710


Le « crop factor » sera proportionnel inverse à la dimension du capteur par rapport à un plein format 24 x 36. Ainsi un capteur 2x plus petit qu'un capteur plein format cadrera 2x plus serré.
Nos capteurs de bridge ont ainsi un crop factor plus important que les reflex APS C, c’est à dire qu’ils ne vont cadrer qu’une petite partie au centre de l’image (environ 1/5).
Cette question n’est pas anodine, c’est ce qui permet à nos bridges d’avoir un range aussi spectaculaire.

Ainsi le FZ50 annonce fièrement un 35-420. Mais en réalité son objectif "optique" est seulement un 7,4 – 88,8 mm.
C’est la taille de son capteur qui permet de bénéficier d’un équivalent 35-420.
Ainsi avec un "simple" objectif 7.4-88.8 le FZ50 pourra cadrer comme un super téléobjectif de plus de 400 mm, qui serait très cher et encombrant.

Le « crop factor » du FZ50 est donc de 4.72, parce que son capteur est 4.72 fois plus petit qu’un capteur de 24 x 36.

De même, le FZ18 a une optique 4,6 – 82,8 qui cadre comme un 28 – 504 qui serait monté sur un capteur plein format.
Sur le FZ18, le crop factor est donc de 6.08 !

Autres exemples, sur les Reflex Panasonic et Olympus, ce crop factor est de 2.

Voici
un petit tableau made in maison qui permet de comparer comment vont cadrer différends appareils, à partir d'une même focale optique, en fonction de leur capteur :

Petit Mémo sur les capteurs Tablea11

Ce crop factor est donc un élément très intéressant pour les photographes
animaliers, par exemple, qui auront besoin d’une longue focale.
Il sera intéressant pour eux d'avoir un capteur plus petit qu'un plein format, de façon à bénéficier de l'effet crop factor, et bénéficier à moindre coût d'une longue focale.

A l’inverse, cette multiplication de la focale fait perdre en grand angle, ce qui peut s’avérer handicapant….

Comme les fabricants ne sont pas totalement timbrés ils ont pris cet élément en compte. C'est pour ça que la focale optique de nos FZ commence à moins de 10 mm.

______________

Bien entendu en dehors de cette question du crop factor il sera par ailleurs intéressant d'observer le rapport entre la taille du capteur (contenant) et le
nombre de pixels (contenu).
Imaginez un tout petit capteur de compact ayant autant de pixels (et donc de photosites) qu'un capteur FF. Petit Mémo sur les capteurs Icon_eek
On voit pourtant bel et bien fleurir des compacts à plus de 10 M Pixels.Petit Mémo sur les capteurs Kopfschuettel
Cette densité extrême de photosites nuira fortement à la qualité de la photo (bruit numérique, phénomènes de diffraction...).
Les commerçants sont pourtant plus prompts à annoncer le nombre de pixels que la taille du capteur qui va les (su)porter.
Il suffit pour s'en convaincre d'observer les calculs que j'ai du faire pour connaître la dimension de mon capteur. Pfff..

Petit Mémo sur les capteurs Adodonic
Après, à part ce crop factor qui est immédiatement et mathématiquement lié à la taille du capteur, notons enfin que cette dimension de capteur aura une incidence plus ou moins directe sur la gestion du bruit numérique par l’appareil et sur sa facilité à gérer les profondeurs de champs.
Mais sur ces phénomènes ce n’est pas uniquement la taille du capteur qui joue.
En gros on peut tout de même retenir que plus capteur sera de grande taille et mieux il sera à même de gérer les hautes sensibilités sans générer de bruit numérique.


Bon voilà, j'espère que je n'ai pas été trop compliqué ni confus dans mes explications...
Comme je n'ai pas la science infuse, j'ai pioché dans pas mal de sources pour faire ce petit mémo :

D'abord et surtout l'inestimable site de Nemodus. Source inépuisable d'infos sur nos FZ
http://www.nemodus.com/fz30_fz50/fz30_fz50.php

Et puis plein d'autres :
http://www.lense.fr/2007/11/28/improve-taille-ton-capteur/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Photoscope
http://www.erenumerique.fr/technologie_apn_le_capteur_c_est_quoi_-art-672-4.html
http://www.absolut-photo.com/cours/capteur/index.php
http://www.phox.fr/R%C3%A9flexnum%C3%A9rique/Dossierstechniques/tabid/71/Default.aspx
http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/digital-camera-sensor-size.htm
http://www.dpreview.com/learn/?/Glossary/Camera_System/sensor_sizes_01.htm
http://www.virusphoto.com/55341-capteurs-pixels-et-diffraction.html[/size]

Par ailleurs je découvre (un peu tard!) le dossier très complet sur les capteurs publié dans le Chasseur d'Images n°308 de novembre 2008
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MessageSujet: Re: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitimeLun 20 Oct 2008 - 13:40

Petit Mémo sur les capteurs 671548061

merci

Vraiment du tres bon boulot

bravo

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MessageSujet: Re: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitimeLun 20 Oct 2008 - 13:45

Merci ! Petit Mémo sur les capteurs Jap
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Pour ceux qui s'intéressent à ces questions, le dossier de Chasseurs d'Images de ce mois est très bien, même si exclusivement centré sur les reflex. Wink
Les exemples de différence de PDC entre un plein format, un APS-C et un 4/3 sont vraiment édifiants.
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MessageSujet: Re: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitimeLun 20 Oct 2008 - 14:21

Très bon topo Wink Petit Mémo sur les capteurs 671548061
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MessageSujet: Re: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitimeLun 20 Oct 2008 - 16:15

Beau boulot, Petit Mémo sur les capteurs 671548061 Petit Mémo sur les capteurs 671548061 Petit Mémo sur les capteurs 671548061
Si mr de st-elie pouvait passer par là et confirmer les tailles des capteurs de nos FZ...

Je m'répète, Beau Boulot Petit Mémo sur les capteurs 671548061 Petit Mémo sur les capteurs 671548061 Petit Mémo sur les capteurs 671548061
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MessageSujet: Re: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitimeLun 20 Oct 2008 - 16:17

Encore merci à vous pour vos commentaires.

Pour les tailles de capteurs, la diagonale est sure, mais les largeur / hauteur de la surface photosensible serait effectivement à confirmer.

Et moi j'ai pas trop envie de démonter mon FZ50 pour mesurer ça ! Petit Mémo sur les capteurs 1064259976 Wink
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MessageSujet: Re: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitimeLun 20 Oct 2008 - 17:10

remarquable comme toujours et expliqué simplement avec beaucoup de détails bravo .
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MessageSujet: Re: Petit Mémo sur les capteurs   Petit Mémo sur les capteurs Icon_minitime

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