Comprendre les principes de base des capteurs de caméra

La lumière traverse une lentille, l'obturateur s'ouvre et vous conservez un instant en la capturant sur l'appareil photo. capteur. Cette puce est un élément essentiel dans la création d’images numériques. Cependant, vous ne savez peut-être pas comment tout cela fonctionne. Si vous souhaitez démystifier la magie du fonctionnement de votre reflex numérique, ne cherchez pas plus loin que l'article Basix d'aujourd'hui sur les capteurs de caméra..

Mégapixels et résolution

S'il y a une chose que l'utilisateur moyen de caméra sait sur le capteur d'une caméra, c'est le nombre de mégapixels. Apprécié par le débutant, la quantité de pixels sur le capteur de la caméra détermine la quantité de données pouvant être capturée.

Qu'est-ce que mégapixels signifie réellement? Chaque "mégapixel" d'un million de pixels capable de capturer des bits de couleur qui donneront une image. Prenons un fichier de mon Nikon D300 par exemple. La résolution maximale d'un fichier produit par le D300 est de 4288 x 2848. Sur le côté long d'une image, 4 288 pixels, tandis que le côté le plus court, sur 2 848 pixels. Si nous multiplions 4288x2848, le nombre résultant est de 12,2 millions. Vous voulez connaître le nombre de mégapixels du D300? Vous l'avez deviné, 12,2 mégapixels. (Nikon le cite comme 12.3.)

Bien que les mégapixels constituent une mesure utile des capacités d'un capteur d'appareil photo, augmenter le nombre de mégapixels n'est pas toujours préférable. L'une des raisons pour lesquelles les fabricants de caméras ont limité le nombre de mégapixels qu'elles intégreront dans un capteur est que plus de mégapixels signifie généralement des niveaux de bruit plus élevés..

Il existe également une loi des rendements décroissants. Les appareils photo numériques ont été capables de produire de grands formats d’impression pendant des années avec 6 mégapixels ou moins. Cela ne va pas changer - n'importe quelle caméra que vous allez acheter aujourd'hui est maintenant capable de produire de grands tirages. Cependant, avant de passer à l'appareil photo 18 mégapixels, demandez-vous à quoi va servir cette résolution massive. Bien que les professionnels aient besoin de beaucoup de résolution pour leurs objectifs, si vous débutez avec la photographie, n'allez pas dans le mythe des mégapixels..

Ne vous méprenez pas, la résolution supplémentaire pour le recadrage est excellente. Il suffit de ne pas acheter un appareil photo sur un autre pour les mégapixels seuls. En conclusion, les mégapixels ne mesurent que l'une des capacités d'un appareil photo.

Bruit et sensibilité du capteur

Les paramètres "ISO" d'une caméra règlent la sensibilité du capteur à la lumière. À l'époque des appareils photo argentiques, l'ISO était associé au film que vous avez chargé dans l'appareil photo et ne pouvait pas être modifié. Les capteurs numériques ont l'avantage d'être réglables d'un coup à l'autre.

Vous savez peut-être que lorsque vous êtes peu éclairé, vous devriez envisager de modifier l'ISO pour obtenir une vitesse d'obturation utilisable. Un ami m'a un jour demandé, puisqu'un ISO plus élevé permettait une meilleure capture de la lumière, pourquoi ne devrions-nous pas toujours régler l'ISO aussi haut que possible? N'était-ce pas la même chose qu'un objectif super rapide ou une vitesse d'obturation plus lente??

Il avait raison de penser que c'était le cas - en fait, le fait de relever l'ISO permet une plus grande flexibilité de la vitesse d'obturation ou de l'ouverture. Cependant, cela a un coût. Le capteur d'une caméra fonctionne mieux à l'ISO le plus bas. Avec ce réglage, vous obtiendrez les meilleures couleurs, le moins de bruit possible et la meilleure qualité d'image..

Le bruit est fondamentalement l'équivalent numérique du grain. Ce sont tous ces petits points que vous verrez, en particulier dans les plans sombres. J'ai effectué quelques tests ci-dessous avec mon Nikon D300 afin que vous puissiez voir les différences entre ISO.

Au fur et à mesure que le réglage ISO augmente, le bruit de l'image peut augmenter et la qualité globale en souffrir.

De capteur en capteur, les performances ISO varient. L'une des avancées majeures de la technologie des caméras récentes réside dans les capacités ISO élevées des caméras modernes. La qualité ISO 400 d'hier correspond désormais à la qualité ISO 800 actuelle. Les limites de performances en faible luminosité continuent d'être repoussées à des niveaux jamais atteints auparavant.

Taille du capteur

Tous les capteurs de caméra ne sont pas construits de la même manière. Chaque entreprise utilise ses propres technologies et spécifications pour créer les derniers capteurs pour les dernières caméras. Les spécifications utilisées ont un impact important sur la qualité globale du capteur et, par conséquent, sur les images obtenues..

L'un des principaux facteurs qui déterminent la qualité de l'image est la taille physique de ce capteur. C'est pourquoi un reflex numérique va produire de meilleures images que presque n'importe quel point et tirer. La taille du capteur dans un appareil photo de poche ne représente qu'une fraction de son homologue reflex. En règle générale, les capteurs de grande taille sont également plus performants dans les situations de sensibilité ISO élevée - un effet qui peut certainement être observé lors de la comparaison de points et de prises de vue avec des reflex numériques même de niveau d'entrée.

À ce jour, vous avez peut-être entendu parler d'un effet appelé "facteur de récolte". Ce terme nous aide à décrire la taille d'un capteur de caméra par rapport à une taille "standard". Quelle est cette taille standard? Le point de référence est un capteur "plein cadre", ce qui signifie un capteur de la même taille qu’un cadre de film de 35 mm. Tout capteur plus petit qu'un capteur plein cadre subira le facteur de rognage.

La zone rouge représente la zone qui serait capturée par un capteur plein cadre, tandis que la zone bleue représente le champ de vision de la caméra avec un facteur de cadrage..

Vous savez probablement que rogner une image consiste à utiliser une partie sélectionnée de l'image ou à en sélectionner une partie plus petite. Sur un appareil photo compact, vous obtenez un champ de vision plus étroit que celui d'un capteur plein cadre..

Croyez-le ou non, il existe des capteurs de plus de 35 mm de taille "full frame". Le format numérique moyen est un domaine en pleine croissance qui est privilégié par les photographes de produits et de studio pour la résolution exceptionnelle qui peut être offerte. Phase One propose désormais un appareil photo moyen format de 80 mégapixels et des concurrents tels que Mamiya et Hasselblad ne manqueront pas de suivre avec des offres similaires..

Comment fonctionne un capteur?

Aujourd'hui, nos capteurs sont numériques. Il y a des années, le "capteur" était un film. Les deux sont essentiellement le support sur lequel les images sont enregistrées. Une lentille et un type de capteur constituent l’équation de base pour la création d’une image. Il y a beaucoup d'autres pièces dans la machine, mais ce sont les deux clés pour créer une image..

Comme mentionné précédemment, il existe quelques technologies différentes qui entraînent des capteurs de caméra. "CCD" (dispositif à couplage de charge) et "CMOS" (semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire) sont deux des types de capteurs les plus populaires. Les capteurs CCD fonctionnent en transportant une charge électrique et en la convertissant en un signal numérique. Les capteurs CMOS utilisent des filtres de couleur rouge, vert et bleu et transmettent les données à travers un câblage métallique et sur des photodiodes. La plupart des capteurs modernes sont du type CMOS. Les capteurs CCD avaient quelque peu atteint leurs limites technologiques et étaient moins courants dans les appareils photo numériques.

Outre les capteurs CCD et CMOS communs, Sigma a mis au point son propre type de capteur appelé "Foveon" qui a provoqué tout un émoi. En utilisant une technologie exclusive, Sigma affirme que son nouvel appareil photo SD1 sera capable d’obtenir des images de 46 mégapixels avec un capteur de la taille d’un APS-C. Pour ce faire, utilisez un capteur à trois couches, chaque couche étant responsable de 15,3 mégapixels. Certains ont contesté la validité totale de cette noble revendication et, comme la caméra n’a pas encore été rendue publique, le jury n’a toujours pas été libéré. Mais le capteur "Foveon" existe depuis quelques années maintenant, et d'autres caméras (de résolution inférieure) l'ont été. Vous pouvez faire des recherches et voir si vous préférez les résultats de ce capteur.

La technologie des capteurs Foveon de Sigma revendique des résolutions ultra élevées grâce à l'utilisation d'un capteur à couches unique.

Soins du capteur

Avez-vous remarqué des taches sombres sur vos photos? Peut-être en prenant une photo de paysage, vous remarquerez quelques petites régions sombres sur le ciel bleu brillant. Bien que vous puissiez les cloner facilement dans Photoshop, vous visualisez des taches de poussière sur le capteur. Plus précisément, les taches de poussière se trouvent sur le filtre au-dessus du capteur.

Bien que ce ne soit pas un gros problème, il s’agit là d’une gêne que vous voudrez peut-être traiter. Vous pouvez prendre quelques mesures pour débarrasser votre capteur des poussins de lapin. La première chose que je recommanderais est d'utiliser un outil de style "Rocket Blower" pour essayer de retirer la poussière du capteur. Ce sont d'excellents outils à avoir sous la main pour tous les types de nettoyage du matériel de la caméra.

Pour utiliser le Rocket Blower, placez d'abord votre appareil photo en mode vitesse d'obturation. Dans ce mode, maintenir le déclencheur enfoncé ouvre l'obturateur et expose le capteur jusqu'à ce que vous le relâchiez. Cela permet d'accéder au capteur généralement protégé. Une fois le miroir levé, utilisez le souffleur de roquettes pour souffler quelques bouffées d’air dans la zone du capteur. En tenant la caméra à l'envers, vous vous assurez que la gravité fera sa part pour chasser la poussière.

Un Rocket Blower est un excellent outil pour le nettoyage du capteur.

La méthode alternative consiste à utiliser un nettoyage "par contact" ou une méthode de nettoyage dans laquelle le capteur est touché pour éliminer la poussière et les particules. Ce type de nettoyage est généralement utilisé lorsque la poussière est plus grave. Il existe un certain nombre de méthodes, certaines utilisant des brosses à capteur et d'autres des solutions liquides..

Gardez à l'esprit que les engrenages sérieux peuvent vous crier après avoir utilisé cette méthode. L'utilisation du mode obturateur à bulbe signifie que le capteur est activé et qu'un capteur chargé (en particulier un capteur CCD) attirera réellement la poussière avec un tirage statique. Pour "nettoyer" correctement votre appareil photo, consultez le manuel du propriétaire. Il existe généralement un mode de nettoyage permettant d'accéder au capteur lorsqu'il est éteint, bien que vous puissiez avoir besoin d'acheter une prise spéciale. Dans cet esprit, j'ai nettoyé mes capteurs en utilisant les méthodes ci-dessus pendant des années sans effets négatifs notables.

Lorsque mon appareil photo nécessite un nettoyage plus sérieux, je l'envoie, aussi simple que cela. Cela ne vaut pas la peine de risquer votre appareil photo en essayant un hackjob à la maison.

Conclusion

Le capteur de l'appareil photo numérique a révolutionné la photographie. Alors que la technologie semble s'améliorer chaque jour, qui sait ce qui pourrait être possible dans les prochaines années? Au cours des 10 dernières années, le capteur numérique est devenu une partie intégrante de la vie quotidienne. Les 10 prochaines années pourraient être tout aussi passionnantes qu'une amélioration des performances ISO et de la qualité d'image..