En photo quand on parle d’ISO, on parle de la sensibilité de la surface sensible. C’est la mesure officielle définie par la norme ISO 5800:1987.
Cette norme dit que plus le chiffre devant le terme ISO est petit, plus il faut de lumière pour obtenir une exposition correcte. Et au contraire, plus le chiffre est grand, moins on aura besoin de lumière.
Sous la forme argentique, c’est la chimie des films, le traitement, la façon de les fabriquer, qui donne la sensibilité et par là même le nombre d’ISO qui va avec.
Mais en numérique, comment change cette sensibilité ? Quelle est l’incidence sur les images que l’on prend ?
En réalité, il faut savoir qu’en numérique la surface sensible, autrement appelée capteur, à une sensibilité ISO native, qui reste TOUJOURS la même.
On connaît cette sensibilité, car c’est la plus petite valeur de base (en dehors des réglages poussés).
On peut alors légitimement se poser la question suivante : Si le capteur à une sensibilité de base qui reste toujours la même, comment ce fait-il que je peux l’augmenter ?
C’est là que toute la partie intéressante arrive. Car en réalité, quand sur votre boitier vous changez la sensibilité et que vous passez de 100ISO à 200ISO (par exemple) Vous n’avez pas changé la sensibilité de base du capteur de votre appareil !
En réalité, vous venez de demander à votre appareil photo d’amplifier le signal qu’il a reçu.
Mais pour bien comprendre cela, il faut comprendre comment fonctionne le capteur de votre appareil photo.
Un capteur est composé d’une matrice de photosite (ce que tout le monde nomme par erreur pixel), qui sont des éléments photosensibles. Ces éléments sont basés sur un système photoélectrique. En simplifié, la lumière est composée de photons. Ces photons vont venir dans une sorte de puits (le photosite) en arrivant dans ce puits, un photon va arracher un électron. Cette information va alors être transformée en signal électrique analogique. Puis encodée de façon numérique.
Si je résume, pour chaque photon qui touche le capteur, celui-ci, grâce au procédé expliqué ci-dessus, donne au processeur (l’ordinateur de l’appareil) l’endroit exact où cela s’est passé, la quantité de lumière qui est arrivée.
Du coup, grâce à ces informations, l’image se forme.
Sauf que celle-ci se forme en Noir & Blanc !
Hé oui un capteur est daltonien
Naturellement, ces capteurs sont sensibles à l’ensemble du spectre de la lumière visible. Grâce à un filtre, dit de Bayer, constitué de cellules colorées des couleurs primaires, chaque photosite ou pixel du capteur ne voit qu’une seule couleur : rouge, vert ou bleu. Sur chaque groupe de 4 photosites on en trouve un pour le bleu, un pour le rouge et deux pour le vert ; cette répartition correspond à la sensibilité de notre vision.
C’est le logiciel de l’appareil photo qui va recréer les couleurs, en tenant compte des courbes de réponse spectrale pour un résultat final en trichromie.
Il faut aussi savoir que la taille des photosites est très importante. Car plus le photosite est grand et plus il y aura d’informations pour former l’image. Donc, moins de bruits numériques dans les ombres et une plus grande dynamique. Je vous épargne le chapitre sur la résolution spatiale, qui explique que plus le photosite est petit, plus l’objectif qui est placé devant devra être performant ( histoire de séparer la lumière très finement). C’est une mesure qui se compte en cycles/mm.
Si l’on reprend l’image ci-dessus on peut voir cela:
1. capteur FF 24*36mm Reflex Haut de gamme
2. capteur APS-H 19,1*28,7mm Relfex Haut de gamme
3. capteur APS-C 15,6*23,7mm Reflex expert et entrée de gamme
4. capteur 2/3″ 6,6*8,8mm Compact Bridge
5. capteur 1/1,8″ 5,32*7,18 Compact
6. capteur 1/2,7″ 3,96*5,27 compact
Comme on peut le constater, le capteur 24*36 est dix fois plus grand qu’un capteur 1/2,7″ (qui malheureusement équipe la grande majorité des compacts numériques).
Mais que va induire cette différence de taille ?
Déjà, par un phénomène d’optique que je vais vous épargner, la profondeur de champ va être bien plus grande sur un petit capteur (pas loin de l’infini pour le 1/27″) que sur un grand capteur. En d’autres termes, très peu de possibilités d’avoir un arrière-plan flou.
Mais ce n’est pas le plus grand problème. Le bruit numérique dans les ombres et la dynamique vont être deux gros handicaps. Un réflex numérique de base a, le plus souvent, un capteur APS-C. Pour 10 millions de pixels, un tel capteur va avoir des photosites de 6,1 micromètres contre 1,8 micromètre pour un capteur 1/2,7″.
Comment cela va se manifester sur mon image?
Un appareil qui a une dynamique courte va avoir tendance à facilement “cramer ” les ciels (ciel trop clair, presque blanc, voire carrément blanc), alors qu’un appareil avec une dynamique plus large va lui restituer plus fidèlement la couleur bleu d’un ciel. Si l’on résume, toute haute lumière risque d’être “cramée”
Pour le bruit numérique, il se verra dans les ombres à haut iso. Un appareil avec de grands photosites ne va produire que très peu de ces “points de couleurs”.
Il faut savoir que ce bruit vient de parasite (chaleur, photon incident…etc) et que plus les photosites seront petits, plus il y aura de ces parasites (mais je crois que tout le monde l’aura compris)
Donc, maintenant que l’on sait ça, on comprend que lorsqu’on change la sensibilité sur notre appareil et que l’on force celui-ci à amplifier le signal, il amplifie du même coup tous les parasites, donc le bruit numérique qui va avec.
Pour pallier à ce problème, les constructeurs d’appareil photo vont faire intervenir des algorithmes très puissants pour lisser ces imperfections tout en essayant de préserver les détails.
S’il est aisé de lisser les imperfections à des sensibilités basses, il devient de plus en plus difficile de faire disparaitre le bruit en gardant les détails dans les hautes sensibilités.
Le résultat donnera selon ce que le constructeur à privilégié (à savoir les détails ou le bruit) soit un fichier bruité, mais avec des détails, soit un fichier plus propre, mais trop lisse (ce qui donne cette impression de flou, ce manque de piqué).
A l’heure actuelle les deux champions toutes catégories des hauts ISO sont le Canon EOS 1D MKIII et le Nikon D3.
Pourquoi ?
Pour une raison simple, au vu de la taille de leur capteur, ils ont une résolution qui leur permet d’avoir de large photosite.
Autrement dit, il produise que très peux de bruit numérique à l’origine. Du coup les algo très puissant des deux appareils peuvent sans presque aucun problème diminuer le bruit numérique tout en gardant les fins détails.
Pour l’exemple une photo prise à 6’400 ISO avec un Canon ESO 1D MKIII avec son crop 100%
En conclusion je dirais qu’il vaut mieux un grand capteur avec moins de pixels qu’un petit capteur avec beaucoup de pixels.
Encore une fois, c’est la preuve que le nombre de pixels n’est pas gage de bonne qualité !!!
