Qu’est-ce qu’un capteur de caméra ? Quelles sont les différentes tailles de capteurs de caméra ? Pourquoi en existe-t-il autant ? Quelle est leur incidence sur la qualité de l’image ? Qu’est-ce que le Crop Factor ? Quel rapport y a-t-il entre les tailles de capteurs de caméra et les focales d’objectifs ?

S’il vous arrive de vous poser une ou plusieurs de ces questions, trouvez ci-dessous leurs réponses !

Qu’est-ce qu’un capteur de caméra ?

Expliqué simplement, un capteur de caméra est une (plaque) surface sensible qui, grâce à ses millions de photosites (pixels), va recevoir de la lumière en provenance de l’objectif de votre appareil. Il va alors transformer cette lumière en (courants) signaux électriques qui vont être convertis en images numériques à l’aide d’un (circuit électronique) processeur ; et ce sont ces images numériques que vous pourrez enregistrer sur une carte ou disque dur et visualiser sur un (moniteur) support adéquat (Moniteur, ordinateur, etc..)

Comme vous l’avez peut-être déjà compris, le capteur est donc l’équivalent de la pellicule (film) utilisée en argentique.

Il existe deux grandes familles de capteurs de caméras ; et si vous voulez les découvrir, lisez l’article Le capteur CMOS : l’essentiel à connaître !

Mais dans cet article, nous allons davantage nous intéresser :

• Aux différentes tailles de capteurs de caméra,
• À leur impact sur le rendu de l’image
• À la notion de Crop Factor en rapport avec les focales d’objectifs.

Quelles sont les différentes tailles de capteurs de caméra ?

Il existe plusieurs tailles de capteurs de caméra. Mais voici celles que l’on retrouve souvent dans le monde de la vidéo professionnelle :

• Le capteur de caméra 1/2’’. Exemple de caméras équipées de ce capteur : LA SONY PMW-300, LE CANON XF200/XF205
• Le capteur de caméra 1/3’’. Exemple de caméras équipées ce capteur : la PANASONIC AJ-PX270, la CANON XF 305.
• Le capteur de caméra 2/3’’. Exemple de caméras équipées de ce capteur : la SONY PXW- Z100, la PANASONIC AG HPX600.

• Le capteur de caméra Micro 4/3’’. Exemple de caméras équipées avec ce capteur : la Blackmagic Cinema Camera, la PANASONIC LUMIX GH4.
• Le Super 16 mm. Exemple de caméra équipée avec ce capteur : la Blackmagic Pocket.
• Le Super 35 mm. Exemple de caméras équipées avec ce capteur : la SONY NEX- FS700, le CANON EOS C 500,
• Le plein format ou full frame. Exemple de caméras équipées avec le plein format : la SONY ALPHA 7S, le CANON 5D.

Mais, vous demandez-vous, puisque le rôle des capteurs est grosso modo de recevoir l’image créée par un objectif et de la convertir en image numérique, quelle incidence leur taille peut-il avoir sur ladite image ?

Sachez que la taille du capteur de caméra a un impact sur :

• La quantité de lumière : en effet, plus petit est le capteur, plus importante sera la densité des millions de photosites qui y sont alignés. Autrement dit, plus petit est le capteur, moins chaque photosite aura de place pour capter la lumière ; ce qui va rabaisser la quantité de lumière absorbé. Ainsi a réglage similaire la caméra a grand capteur aura naturellement plus de lumière.
• Un exemple pour que ça soit davantage clair ? 10 million de pixels alignés sur un capteur 1/2’’ (4,8 mm* 6,4 mm) seront bien plus « serrés » (leur densité sera plus importante) que 10 millions de pixels alignés sur un capteur plein format (24 mm * 36 mm).

Serrés, disposant de moins de place, ces millions de photosites ne pourront alors pas capter autant de lumière que s’ils étaient montés sur le capteur plein format. Conclusion : une de quantité de lumière plus faible dans l’image.

• La partie du « cercle image capturée » et transformée en image numérique: vous voyez, un objectif est composé de plusieurs lentilles séparées en deux blocs : un bloc avant et un bloc arrière. C’est le bloc avant qui laisse entrer la lumière ; et c’est au niveau du bloc arrière que l’objectif va créer un « cercle image » inversé.

C’est ce cercle image qui va être projeté sur le capteur. Plus grand sera le capteur, plus grande sera la partie du cercle image qui se trouve à l’intérieur de ce capteur, et plus grande sera la partie de ce cercle image qui sera au final transformée en image numérique.

Moins grand sera ce capteur, plus grande sera la partie du cercle image qui ne reçoit pas de lumière, et plus petite sera la partie de ce cercle image transformée en image numérique.

Notez que la taille du capteur n’influe pas sur la taille de l’image. Il ne s’agit pas ici de taille d’image. La confusion est si vite faite !

Un capteur de 16 mégapixels donnera toujours une image de 16 mp, et ce peu importe qu’il soit un Plein Format, un 2/3’’, un 4/3’’, etc. Mais la taille du capteur déterminera la partie du cercle image qui sera finalement convertie en image numérique. Si le capteur est suffisamment grand, il pourra « prendre » tout le cercle image envoyé par l’objectif. S’il ne l’est pas, il n’en prendra qu’une partie, et ce en fonction de sa taille.

• La profondeur de champ: plus grand sera le capteur, plus faible pourra être la profondeur de champ ; et c’est un élément essentiel pour réaliser des images qualité cinéma. Ce n’est pas pour rien que les caméras équipées de grand capteur (exemple des Super 35) sont très utilisés dans la réalisation de films, clips musicaux, et diverses productions cinéma. Il existe néanmoins d’autres moyens de jouer sur la profondeur de champs comme l’ouverture ou la distance focale et avoir une caméra a petit capteur ne vous condamne pas non plus a aucune profondeur de champs
• La gestion du bruit: toujours à cause de la densité des pixels, plus petit sera le capteur, plus rapide sera sa surchauffe, plus vite du bruit apparaîtra dans l’image. De même, plus un capteur sera grand, plus il lui sera facile de gérer la montée en sensibilité.

Mais, vous dites-vous, s’il en est ainsi, si plus le capteur est petit, plus il influe sur le rendu de l’image, pourquoi avoir créé tant de tailles de capteurs de caméra ? Pourquoi les fabricants ne se sont-ils pas tout simplement contentés d’équiper toutes les caméras du capteur le plus grand, celui appelé Full Frame ou Plein Format (24 mm * 36 mm)  ?

A noter qu’il existe des capteur encore plus grand de 65mm comme celui de la RED DRAGON

Pour trois bonnes raisons au minimum :

• Plus le capteur est grand, plus il influe sur le prix de la caméra. Afin de rendre les prix plus accessibles, les fabricants ont donc dû construire des capteurs de plus petite taille,
• Plus grand sera le capteur, plus ou moins lourd sera l’appareil ; ce qui le rend moins facilement transportable. Si l’on a besoin de se déplacer en se sentant léger, cela peut poser un gros problème.

Pour vous rendre compte jusqu’à quel point cela peut-être un problème, pensez à un iPhone 5 dont le capteur est de 1/3.2’’, soit à peu près 3,42 mm * 4,54 mm. Vous auriez eu beaucoup de mal à vous déplacer avec si ce capteur avait été le plein format (24 mm* 36 mm).

• La taille du capteur et sa résolution ne sont pas les seuls éléments qui jouent sur le rendu de l’image. Il y en a plusieurs autres : la qualité de l’objectif, les algorithmes ou encore le processeur interne permettant au boîtier de traiter l’image restituée par le capteur, l’expertise de celui qui filme, etc, etc.

Maintenant que vous savez tout cela sur les tailles de capteurs de caméra, il est temps d’aborder la notion de Crop Factor.

Les tailles de capteurs de caméra et la notion de Crop Factor

Vous souvenez-vous ? Plus haut, il vous avait été dit que les capteurs ont différentes tailles, que cette taille influe sur la qualité de l’image, mais que les fabricants ont dû créer de telles tailles pour des raisons d’ordre pratique et de coût !

Maintenant, ce que vous devez savoir, c’est que ces fabricants vous fournissent un coefficient multiplicateur qui vous aide à obtenir l’angle de champ désiré, et ce quelle que soit la taille du capteur de votre caméra : c’est le Crop Factor.

Expliquons-le davantage : le Crop Factor est un facteur de recadrage, un coefficient de multiplication (exprimé sous forme de chiffre) qui permet de déterminer les focales d’objectifs dont on a besoin pour obtenir l’angle de champ désiré, et ce quelle que soit la taille du capteur implanté dans votre appareil. Ce Crop Factor est fourni dans le mode d’emploi dudit appareil.

Le Crop Factor (coefficient multiplicateur) s’exprime toujours par rapport au plein format 24 mm * 36 mm qui représente la référence.

Un exemple pour que cela soit davantage clair ? Supposons que vous ayez un objectif 100 mm et une caméra équipée d’un capteur 4/3’’ (13mm * 17, 3 mm) !

Puisque le Crop Factor ou coefficient de multiplication s’exprime toujours par rapport au plein format, il sera dans ce cas de 2. Pour vous en rendre compte, il vous suffit de comparer les dimensions du capteur 4/3’’ (soit 13 mm * 17, 3 mm) à celles du capteur plein format qui est toujours de 24 mm * 36 mm.

En effet, le 24 mm, c’est pratiquement le double du 13 mm ; et le 36 mm, c’est environ le double du 17, 3 mm. Le coefficient multiplicateur est donc ici de 2.

 

Cela signifie quoi pour vous ?

Cela signifie ceci : si vous prenez votre objectif 100 mm monté sur votre caméra équipée du capteur 4/3’’ au Crop Factor 2, vous n’aurez pas l’angle de champ d’un 100 mm, mais plutôt l’angle de champ d’un 200 mm.

Si vous voulez obtenir l’angle de champ d’un 100 mm, il vous faudra plutôt monter un objectif de 50 mm sur votre caméra équipée d’un capteur 4/3’’.

Comprenez-vous ce que cela implique pour vous ?

Avant d’enregistrer avec votre caméra, il vous faut toujours tenir compte de la taille de son capteur, du Crop Factor donné, et de l’objectif monté sur cette caméra.

Si ce Crop Factor ne vous permet pas, avec l’objectif monté sur votre caméra, d’obtenir l’angle de champ que vous désirez, il vous faut changer d’objectif en faisant d’abord un petit calcul. Lequel ?

Vous allez partir de l’angle de champ désiré (prenons 50 mm en guise d’exemple), puis diviser cet angle de champ par le Crop Factor fourni ; ce qui vous permettra de déterminer l’objectif dont vous avez besoin.

Donc, pour continuer avec l’exemple ci-dessus, pour obtenir un angle de champ de 50 mm avec ma caméra équipée d’un capteur 4/3’’ Crop Factor 2, il me faudra effectuer le calcul suivant :

50 mm/ 2 = 25 mm

Donc, j’aurai besoin de monter un objectif de 25 mm sur ma caméra équipée d’un capteur 4/3’’ ; et il faut que je me rappelle toujours d’une chose : mon Crop Factor m’est toujours fourni en référence au Plein Format.

Autrement dit, avec mon objectif de 25 mm monté sur ma caméra équipée d’un capteur 4/3’’, j’aurai le même angle de champ que si j’avais un objectif de 50 mm monté sur une caméra équipée d’un capteur Full Format.

Et n’allez pas en déduire que les particularités de votre objectif changent en fonction du capteur. N’allez pas conclure qu’un 25 mm en 4/3’’ est un 50 mm en plein format. Un objectif de 25 mm restera toujours un objectif de 25 mm. Un objectif de 50 mm restera toujours un objectif de 50 mm. La preuve ?

Si vous prenez votre caméra équipée d’un capteur 4/3’’ Crop Factor 2 et que vous le montez sur un objectif de 50 mm, vous n’obtiendrez plus un angle de champ de 50 mm comme si vous l’aviez monté sur un objectif de 25 mm. Vous obtiendrez un angle de champ de 100 mm.

Que pensez vous de cet article sur les capteur, est-ce plus claire ? N’hésitez pas à me donner votre avis dans les commentaires.