[Du sérieux] – Petit capteur VS grand capteur …

La semaine passée, je me suis un peu amusé avec ce combat un peu ridicule qu’est la comparaison de la taille des capteurs, ce qui peut faire une analogie avec la comparaison de la taille … d’autre chose.

Le but était de faire la petite démonstration que sur une image affichée à environ 1’000px de large, il est très difficile de faire la différence entre les différents formats et pour ceux qui en douteraient encore, je vous invite à faire ce petit test, essayez sur une trentaine de photos, et regardez votre score, vous allez vite comprendre que ce n’est pas aussi évident que certains ne l’imaginent: Faire le test.

Et ceci est tout à fait normal, car s’il y a bien des avantages au grand format, ce n’est pas tant quand on présente le fichier final que cela saute aux yeux, que lors de tout le processus de réalisation de l’image.

Nous allons voir tout ça ensemble …

Grand capteur et petit capteur, les différences :

Nous allons entrer dans le vif du sujet et nous éloignant le plus possible des idées reçues, car malheureusement sur la taille des capteurs, les idées reçues sont légion et beaucoup sont totalement fausses, pour ne pas dire ridicules.

Mais avant de commencer, petit avertissement de rigueur.

Remarque importante :

Pour faciliter la lecture de cet article et qu’ainsi il soit compréhensible au plus grand nombre, je vais vulgariser et simplifier quelques points techniques un peu difficiles. De fait, pour les puristes, certaines explications pourront sembler manquer de rigueur, mais elles seront surtout utilisées pour la bonne compréhension de l’ensemble et non pas pour définir avec précision un fonctionnement dans le détail.

Comme je le disais un peu plus haut, il y a pas mal d’idées reçues sur l’influence de la taille des capteurs sur le rendu de la photo, la plupart sont fausses ou alors très mal interprétées.

On va mettre un grand coup de pied dans la fourmilière, avec une première affirmation ….

Fondamentalement il n’y a aucune différence de rendue entre les capteurs de différente taille !

MAIS WHAT THE FUCK ⁉️… tu te fous de nous Franky!

Non, pas le moins du monde! Pourtant, je sais ce que vous pensez là, les idées qui se bouscule dans votre tête, les affirmations qui clignotent en rouge et de vous dire “mais je les ai vues de mes yeux ces différences”.

On respire … on se calme … et on reprend les choses à zéro.

Qu’est-ce qu’un capteur ?

Un capteur n’est ni plus ni moins qu’une surface sensible à la lumière, si vous voulez comprendre son fonctionnement, je vous invite à lire cet article “Le format RAW, mais qu’est-ce que c’est?” si vous ne l’avez pas encore lu, foncez, cela vous explique beaucoup de choses et en prime comment se forme une image sur votre capteur et du coup comment celui-ci fonctionne.

Si vous avez bien lu l’article mentionné au-dessus, vous savez maintenant comment fonctionne un capteur et le terme de photosite vous est familier, car c’est lui qui va beaucoup compter dans le reste de l’explication, c’est lui le coupable de pas mal de “différences” de rendus entre les grands et les petits capteurs.

En effet, la première chose à balayer de votre tête, c’est que la surface du capteur puisse avoir une influence de rendu, il ne faut voir celui-ci que comme un réceptacle à lumière, ni plus ni moins.

Un objectif – que ce soit un simple trou dans une boite en carton ou un très complexe système option -, a pour but de focaliser la lumière sur la surface sensible, surface qui va récupérer les photons et les “transformer” en une image exploitable.

Une des idées reçues, qui n’est pas la plus répandue, mais qui commence à faire son chemin, est de dire que plus la surface est grande plus les capteurs sont “lumineux”, autrement dit, plus le capteur serait grand et plus il prendrait de lumière.

Sauf que le problème ici, c’est que la taille du capteur n’influence pas le moins du monde la quantité de lumière qu’il va enregistrer

Mon ami Sylvain Fillos a fait un excellent article à ce sujet, que je vous invite à lire: “Idée reçue N°1 les grands capteurs sont plus lumineux”.

Je vous invite vraiment à lire cet article pour bien comprendre, mais il a fait un GIF, qui résume très bien les choses et que je me permets de lui emprunter:

Une des autres idées reçues, celle-ci la plus profondément enracinée dans l’inconscient collectif des photographes, c’est que la Profondeur de Champ serait liée à la taille du capteur.

Encore une fois, la réponse est catégorique, la taille du capteur n’intervient pas une seule seconde dans le rendu de la profondeur de champ. Pour ne pas saturer ce billet plus que nécessaire, une explication complète se trouve ICI et ICI.

Dans la même idée, certains expliquent que la PDC est plus douce, plus harmonieuse avec une meilleure transition pour le passage du flou au net si le capteur est plus grand.

J’ai également fait ce “raccourci” dans mon article, qui explique les avantages du moyen format.

En effet, ce n’est pas le capteur qui apporte cet avantage, mais l’optique.

Un capteur moyen format va demander une optique qui projet un cercle d’image plus grand afin de couvrir toute la surface sensible, de fait, sans entrer dans les détails, la conception même de l’optique est différente et du coup permet en effet une PDC avec les avantages cités plus haut, mais également moins de problèmes de déformation géométrique …etc.

On comprend qu’ici, ce n’est pas le capteur qui donne un avantage, mais bel et bien l’optique prévue pour ce capteur.

Du coup, on déduit très vite que si cet avantage existe réellement entre le capteur 24×36 et le moyen format, elle n’a pas cours entre l’APS-C et le 24*36 du fait qu’ils utilisent le même système optique, petite précision, c’est vrai quand on mets une optique faite pour le 24×36 sur de l’APS-C, ça ne l’est plus quand l’optique est prévue expressément pour l’APS-C. On retrouvera à nouveau cette différence dès que l’on descendra en taille de capteur et que les optiques seront calculées expressément pour un capteur à une taille donnée, comme le micro 4/3 ou les “grands petits” capteurs de 1″…etc.

Je sais la question que vous vous posez à l’heure actuelle …

Mais, est-ce qu’il y a des différences, qui viennent directement de la taille du capteur ?

Oui … et non!

Dans les différences que l’on pourrait attribuer au capteur, il y a par exemple la dynamique, encore une fois sans vous écrouler sous les détails techniques, il est plus “simple” d’avoir une bonne dynamique avec un grand capteur qu’avec un petit.

Mais dans le cas précis, ce n’est pas tant la taille du capteur que la taille des photosites et la technologie utilisée pour obtenir cette dynamique, qui va compter.

C’est un peu le même problème avec la montée du bruit. En théorie, plus le capteur est grand, plus les photosites sont grands et du coup, on a une meilleure gestion de la montée du bruit. Comme on le voit, ce n’est pas directement le capteur qui permet ça, mais la taille des photosites, et encore, c’est à prendre avec beaucoup de recul, car certains grands capteurs font pâle figure devant des capteurs plus petits, typiquement, un PhaseOne ou un Hasselblad de 100 millions de pixels auront une largement moins bonne gestion du bruit qu’un Nikon D5 ou un Canon EOS 1Dx.

Dernier point, la définition, qui en toute logique sera meilleur sur un grand capteur du fait qu’il est plus facile d’obtenir une bonne définition si on a plus de place pour mettre nos photosites.

En effet, placer 50 millions de pixels sur un capteur 24*36mm oblige à mettre des photosites plus petits que si on le met sur un capteur de 50x40mm, du coup. Plus les photosites sont petits, plus cela pose de problèmes.

Les avantages des grands capteurs :

Comme on l’a vu, les grands capteurs ont des avantages indéniables:

  • PDC plus courte à cadrage équivalant et ouverture équivalant
  • Meilleure montée en ISO
  • Meilleure dynamique
  • Meilleur “rendu” d’image
  • Meilleure définition

Ces avantages sont plus la conséquence d’un grand capteur que le fait même du grand capteur, mais ils existent vraiment.

Pour autant, comme dit en introduction, ce n’est pas tant sur le résultat final publié sur le net qu’on les verra.

La PDC plus courte à cadrage et ouverture équivalente est un vrai plus, et selon la photo on peut le voir, ce n’est pourtant pas toujours aussi simple. D’autant plus que sans image de comparaison, c’est difficile de “comprendre” cette différence et qu’on peut “simuler” de façon qualitative une PDC plus courte. Si on fait les choses bien, c’est transparent, par contre, ça nous prend plus de temps, car c’est du post-traitement, de fait la taille du capteur est là un vrai avantage en production.

Dans cette vidéo, j’explique comment faire une PDC courte de façon qualitative en post-traitement à partir de 9’40”:

Pour ce qui est de la montée en ISO, c’est un avantage indéniable. Mais encore une fois cette force sera visible sur un tirage d’une certaine taille. Sur une photo postée sur un forum à 1’000px de large, il sera difficile de voir ce défaut, d’autant plus si on traite bien l’image, artifice qui ne tiendra pas sur une impression en A3 et plus par exemple.

La meilleure dynamique est un des rares points avec la déformation géométrique que l’on peut apprécié même sur 1000px de large, mais encore une fois, sans photo comparative, difficile de trancher catégoriquement en faveur d’un “rendu grand capteur”. Par contre, la subtilité de transition entre les zones floues et les zones nettes ne sera pas évidentes à constater avec une publication web, du moins, sans un crop de l’image.

Et pour finir, oui, la définition est un vrai plus pour beaucoup de choses, pour faciliter la retouche, pour permettre une impression de très grande taille sans limiter la distance d’observation …etc, mais encore une fois, c’est lors de la production que c’est un vrai plus ou lors d’une impression, mais pas pour le produit finit présenté sur le net.

Conclusion :

On peut résumer cet article de la façon suivant, la différence de taille des capteurs n’est pas directement responsable des avantages qu’elle induit, ce sont en réalité des effets “collatéraux”, effets bien réels et qui peuvent avoir un vrai avantage lors de la phase de création de l’image et/ou lorsque celle-ci est imprimée dans un format important, mais qui sont difficilement détectables sur l’image finie publiés sur le web dans un petit format.

Une longue phrase pour dire que OUI, avoir un grand capteur peut apporter des avantages, mais non, ceux-ci ne sont pas forcément visibles quand on publie sa photo sur le net.

D’un autre côté, on se doutait que si des personnes très qualifiées sont prêtes à mettre plus d’argent dans un capteur plus grand, c’est qu’il y a de vrais avantages, par contre, le problème c’est que la plupart des photographes un peu moins qualifiés ne les connaissent pas réellement et ne font que penser les connaître.

C’est pourtant ce qu’ils pensent savoir qui les pousse à acheter plus cher un plus grand capteur.

Ils imaginent que plus le capteur est grand, plus l’image sera qualitative, sans trop savoir pourquoi, en répétant souvent ce qu’ils ont déjà entendu, persuadés de la justesse du propos … haaa les idées reçues.

Bref, ce n’est plus votre cas, aujourd’hui vous savez ce qui est juste et vous pourrez briller en société en remettant les personnes sur le droit chemin.

Avant de finir, je vous rappelle le nouveau rendez-vous du jeudi, jour de la vidéo!

J’espère que cet article vous aura plus, bon courage et bonnes photos!

Un Tips pour pleins de superbes contre-parties

À propos de l'auteur:

Il est beau, fort et musclé... Enfin, s'il n'est pas tout ça, il est passionné de photo, passion qu'il essaye de vous transmettre du mieux qu'il peut!

26 Comments
  1. Mnemmeth

    On a le droit de te citer partiellement sur les forums ? (avec redirection ici) ?
    (pas en papier scientifique faut pas rever non plus :D)
    Bonne formulation qui rejoins ce que je dis souvent sur EOS (mais pas grand monde ecoute ce que je dis ;) )

    Fred qui concoit/realise des photodiodes et espere un jour toucher aux capteurs que font notre banche de CMOSIS (qui fournit certains capteurs Leica)

  2. François Jx

    Merci pour cette mise au point :)
    Surtout par rapport au APN :)
    La taille du capteur n’est plus la taille de l’Ekta !
    Ayant acquis le 5D rs, je le constate quotidiennement : pour autant le “principe” reste.

    Encore merci !
    François Jx

  3. Hello,
    Il me semble que le fait de dire capteur plus grand pour la plupart est simplement un raccourci. Je pense qu’enormement de personnes savent que c’est dû aux effets collatéraux de ce grand capteur…
    Après dire que ça se voit pas sur le net… peut-être pas pour toute… mais pour certaines c’est flagrant ;-) ( à cadrage identique et ouverture identique bien sûr)

  4. Telyt560

    Salut Darth,

    Utilisateur d’un 5Ds, je possède un 24*36, APS-H ou APS-C sur le même appareil avec les mêmes objectifs, mise à part la définition qui varie mais n’est presque jamais visible, je ne remarque pas de vrais différences !

    Il suffit de comparer des appareils et objectifs différents pour que tout change…avec un 300 f:2.8 II ou un 100 macro L seul la qualité du capteur va faire la différence, mais au final c’est bien au photographe de faire la différence.

    Amicalement
    Telyt560

  5. LeCrabe

    Hello,

    J’ai quelques petites questions (d’un parfait néophyte) en rebondissant sur quelques passages de l’article:

    1/ Sur le prix de vente: « Dernier point, la définition, qui en toute logique sera meilleur sur un grand capteur du fait qu’il est plus facile d’obtenir une bonne définition si on a plus de place pour mettre nos photosites. » ou « … il est plus “simple” d’avoir une bonne dynamique avec un grand capteur qu’avec un petit. »

    Puisque les grands capteurs sont plus faciles ou simple à fabriquer pour une qualité donnée, pourquoi les appareils à grand capteur sont-ils plus chers ? (à l’heure d’aujourd’hui, un plein format 18Mpx est plus cher qu’un APS-C 24Mpx).

    Si c’est parce que les fabricants vendent (systématiquement) ces capteurs sur des boîtiers plus évolués, quel serait leur (non-)intérêt marketing de ne pas vendre de boîtier plein format, par exemple, à 300-400€ (comme un 1300D) ?

    2/ Sur la “qualité” des capteurs : « … qui en toute logique sera meilleur sur un grand capteur du fait qu’il est plus facile d’obtenir une bonne définition si on a plus de place pour mettre nos photosites. »

    Dans ce cas, ne s’agit-il pas surtout « juste » d’un avantage technologique de temps (lié à la miniaturisation des photosites) au profit des plus grand capteurs ?

    Si aujourd’hui il est plus simple de claquer 30M pixel dans un plein format que dans un compact, demain, il existera des compact à 30M. Ceux-ci seront donc aussi bons que le plein format de 30M d’hier ?

    Ou dit autrement, les grands capteurs de demain auront 80M de pixels (et auront des photosites plus petits qu’hier) au même moment que la compact à 30M ?

    Merci pour les éventuels éclaircissements ;)

  6. Mnemmeth

    Quelques éléments de réponses (je bosse dans le milieu semiconducteur)
    1: en fait une puce FF coute plus cher à produire qu’une puce apsc qui coute plus cher qu’une puce de smartphone, même si on utilise strictement la même technologie de fabrication. La raison c’est que les puces sont produites d’un bloc sur un disque (wafer) de 200mm de diamètre. Dans ce disque tu mets 15 puces FF ou 34 puces apsc ou plus de 100 puces de smartphone.
    TSMC qui est le plus gros fabricant de puces au monde vend son wafer 2000 dollar et autant pour la fabrication. Soit à la hache 5000 dollar le wafer. Le prix coutant de ta puce FF est de 333dollar, 160 pour apsc moins de 50 pour smartphone.
    Ca c’est si la totalité des puces sont fonctionnelles. Or plus la puce est grande plus elle a de risques d’etre mal-fonctionnelle. (Soucis de contamination, de planaréité qui donne des pixels sur les bords moins bons …) a la hache tu dois avoir 30% de déchet en FF, 15 en apsc, et 5% pour le smartphone. Ceci augmente le prix coutant a mettons 500dollar pour le FF, 200 pour l’apsc, et 50 pour le smartphone.
    Le prix du FF restera toujours plus cher que l’apsc et si tu rajoutes le 30-50% de marges du vendeur final tu n’auras pas de FF a moins de 1000 dollar. Plus le marqueting qui fait que le FF c’est mieux donc c’est plus cher.
    Même en passant sur des wafers plus grands (300mm ou 450mm mais tres peu de monde utilise les 450mm trop cher, trop complexe) ca restera plus cher mais on peut gagner un facteur 2 sur le cout.

    2: canon a collé plus de 100Mpxl sur une puce apsh ;) et nokia 40 sur un smartphone.
    LE résultat reste toujours bon dans les 2 cas . Comme on a des pixels plus petits, certes ils fuient plus mais la quantité fait qu’on voit moins les défauts.(écran et impression) Par contre a un moment les petits fuiront tellement qu’on ne pourra plus rien mesurer et ces valeurs sont à mon sens la limite sur la techno silicium, même si on fait quelques adaptations technologiques.
    Apres si on passe aux technologies moléculaires on aura une explosion du nombre de pixels pour le même résultat (voir meilleur si on abandonne la matrice de Bayer)

    • Thierry

      Très intéressant comme commentaire , on ne trouve pas beaucoup d’info sur la technologie quand on n’est pas du métier.
      Peux tu nous dire si l’augmentation des iso se fait de manière électronique (genre amplification de courant ou de tension) ou de manière numérique (genre multiplication des valeurs déjà numérisées) de l’iso natif ou un savant mélange algorithmique des 2 ?
      Merci !

      • Mnemmeth

        Salut

        Desole pour le retard, vacances et taf obligent
        Bonne question pour les iso, je sais que que des iso natifs on corrige ou calibre les valeurs de sortie pour retrouver la definition des iso.

        Quand on augmente les iso (100 200 400 …) on re-etend la gamme de courant collecte afin de voir les niveaux intermediares .
        Pour les valeurs d’iso intermediares on fait de l’amplification numerique autour de l’amplification electronique
        Pour diminuer les iso on aumente la tension appliquee a la photodiode ce qui l’amene a etre plus proche de ses limites physiques (tension de claquage). C’est faisable sur du FF, moins sur du apsc, et a ne pas faire trop souvent car on augmente les taux de defaillance.

  7. Intéressant ! Certains aspects de la question sont plus sémantiques qu’autre chose, mais il est toujours bon de rappeler certaines choses et d’être précis, tu as raison. :)

    Et merci Mnemmeth pour ces précisions techniques, je suis allée voir à quoi ressemblait à un wafer, ça ressemble à un appareil à gaufres non ? Rond, avec cette structure particulière ?

  8. Ah, enfin un article sur du technique, merci Darth ! Ca faisait longtemps ^^

    Merci Mnemmeth, c’est vraiment sympa de partager ton expérience dans le semi conducteur. C’est l’une des raisons qui explique qu’on réduit la finesse de gravure des processeurs afin d’en mettre un maximum sur un même wafer afin de monter en puissance.
    La taille du processeur est censé augmenter si on augmente le nombre de transistors et du coup augmenterait le coup de production. Bref on réduit la finesse pour garder le meme nombre de processeur par Wafer :-p
    Me demande si je suis clair dans mon histoire lol

    • Mnemmeth

      On reduit surtout les parties numerique (memoire, logique) avec la loi de Moore, la partie analogue moins car on a toujours besoin d”un certain niveau de courant de sortie, et cette valeur est taille du dispositif dependante. (en tension pas de soucis on peut reduire)
      En gros tu peux faire des murs de ta maison plus fin, mais ta chambre aura toujours besoin d’etre plus grande que 160*200cm ;)

  9. trodim

    Bonjour,

    Tu indiques dans l’article:

    Un capteur moyen format va demander une optique qui projet un cercle d’image plus grand afin de couvrir toute la surface sensible, de fait, sans entrer dans les détails, la conception même de l’optique est différente et du coup permet en effet une PDC avec les avantages cités plus haut, mais également moins de problèmes de déformation géométrique …etc.

    On comprend qu’ici, ce n’est pas le capteur qui donne un avantage, mais bel et bien l’optique prévue pour ce capteur.

    Du coup, on déduit très vite que si cet avantage existe réellement entre le capteur 24×36 et le moyen format, elle n’a pas cours entre l’APS-C et le 24*36 du fait qu’ils utilisent le même système optique, petite précision, c’est vrai quand on mets une optique faite pour le 24×36 sur de l’APS-C, ça ne l’est plus quand l’optique est prévue expressément pour l’APS-C.

    Cela s’applique aussi si l’on met un objectif prévu pour MF sur un boitier FF?

    Merci

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