Les avantages des capteurs grand format
Ce sujet pourrait remplir des dizaines de pages. Mon but ici est de donner les bases en quelques mots. Lors de la prise de vue, plus la surface d’impression de l’image est grande (grâce aux capteurs grand format) plus on enregistre d’informations utiles et cela permet une plus grande résolution, luminosité, richesse de couleurs… et participe fortement à la qualité intrinsèque de l’image surtout lorsqu’elle est agrandie sur grand écran.
On voit ici que la surface d'un capteur de smartphone est environ 24 fois plus petite qu'un capteur plein format !
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La taille du capteur détermine la taille des photosites et cette dernière est déterminante dans de nombreux domaines tels que la sensibilité, la dynamique, la profondeur de champ, la diffraction etc. La taille des photosites dépend également de la définition du capteur : en photo par exemple, la course aux pixels a rapidement atteint une limite car, avec une densité de photosites plus grande, donc des photosites plus petits, on réintroduit les défauts propres aux capteurs de petite taille.
Le rendement (l’efficacité) du capteur dépend de plusieurs facteurs, mais, en premier lieu, de la surface de ses photosites. À l’instar des cristaux d’halogénure d’argent en argentique, plus la surface des photosites est grande plus le rendement du capteur sera important car des photosites de plus grande taille peuvent capter plus de photons.
Pour un même ratio et une même résolution, donc avec le même nombre de photosites, des capteurs grand format 2 fois plus large et 2 fois plus haut auront des photosites d’une surface 4 fois plus grande, et auront ainsi un rendement 4 fois plus important.
1/ Rendement quantique
Le rendement du capteur dépend de plusieurs facteurs, mais, en premier lieu, de la surface de ses photosites.
À l’instar des cristaux d’halogénure d’argent en argentique, plus la surface des photosites est grande plus le
rendement du capteur sera important car des photosites de plus grande taille peuvent capter plus de photons.
Pour un même ratio et une même résolution, donc avec le même nombre de photosites, un capteur 2 fois plus
large et 2 fois plus haut aura des photosites d’une surface 4 fois plus grande, et aura ainsi un rendement 4 fois
plus important.
2/ L’étendue utile
L’étendue utile pour un capteur est le nombre d’EV, ou de diaphragmes, que ce capteur peut restituer entre
l’exposition maximale, correspondant au point de saturation, et l’exposition minimale, valeur la plus basse ayant
un niveau de bruit acceptable (voir définitions en annexe).
Plus les photosites ont une grande surface, et donc plus le capteur est grand, plus ils peuvent accumuler de
charges et donc capter des informations dans les hautes lumières. Comme ils sont par ailleurs plus sensibles,
l’image résultante présentera également plus d’information dans les basses lumières. Son étendue utile globale
sera donc plus grande.
Un champ de vision plus large
Prenons un exemple : les capteurs plein format étant plus grands que des capteurs Super 35 mm, ils capturent par conséquent une image plus large. Ainsi, lorsque l’on filme depuis le même emplacement et avec le même objectif, les capteurs grand format vous offrent une prise de vue plus large, ce qui peut être utile dans certaines situations où l’on manque de recul, notamment lorsque l’on tourne dans des décors un peu étriqués et surtout non modulables.
Une profondeur de champ créative
En associant un objectif à grande ouverture maximale à un capteur plein format, il est facile d’obtenir une profondeur de champ extrêmement réduite. Ainsi l’accent peut être mis sur certaines parties de l’image et tout ce qui se trouve devant ou derrière est flouté.
C’est une façon subtile d’attirer inconsciemment le regard du spectateur sur certains objets/personnages de la scène, qui jouent un rôle clé dans la narration.
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La gestion de la profondeur de champ permet, dans un but esthétique, de séparer le sujet du fond. L’utilisation d’un capteur grand format donnera un aspect “cinéma” à une vidéo, les capteurs de petite taille ne permettant pas de détacher le sujet du fond. On peut, tout au contraire, intégrer son sujet au décor. Les deux choix se respectent tant qu’ils sont le résultat d’une intention. Ce qu’il faut en conclure, c’est que pour un petit capteur la profondeur de champ devient très grande et donc un flou d’arrière plan sera très difficile à réaliser.
Si nous tenons compte que :
H = F² / (N x CoC)
H : hyperfocale en mètre, F : focale en mètre, N : ouverture géométrique
CoC : cercle de confusion en mètre.
Quelques mots sur les capteurs CDD et CMOS
Apparus en 1970 dans les Laboratoires Bell et donc historiquement les plus anciens, les capteurs CCD laissent peu à peu place aux capteurs CMOS. Ce sont deux technologies très différentes présentant chacune divers avantages et inconvénients. Moins sensibles au demeurant les capteurs CMOS ont fait d’énormes progrès et, devant la course aux pixels et à l’ultra-haute définition, ils tendent à s’imposer à cause de leur faible consommation, de leur rapidité de traitement : pas de zones mémoires complexes comme sur les capteurs CCD.
Si les capteurs CCD, de type HAD ou FIT, équipent encore nombre de caméras HD broadcast, les capteurs CMOS sont bien adaptés aux hautes fréquences de l’ultra haute définition. Par ailleurs de gros progrès ont été faits sur les capteurs CMOS pour éviter en particulier les artefacts de rolling shutter qui provoquent la déformation des objets dans les panoramiques ou les objets en mouvement et surtout pour améliorer leur sensibilité (Sony ClearvidTM et ExmorTM). De plus, leurs sous-couches électroniques peuvent déjà inclure des étapes décisives du traitement comme le gain et même la conversion analogique/numérique ce qui limite le bruit extra-capteur.
Source : https://cst.fr/departement-image/ Etude des caractéristiques des capteurs.
J Gaudin. A. Sarlat. G. Arnaud. Y. Cainjo. B. Magnien