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Photodidacte.com | Idée reçue n°1: « les grands capteurs sont plus lumineux »
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Idée reçue n°1: « les grands capteurs sont plus lumineux »

Voici le début d’articles pour s’attaquer à un certain nombre d’idées reçues de la photographie à travers des démonstrations simples. A force de raccourcis ou de vulgarisation hasardeuse, les photographes sont régulièrement confrontés à de mauvaises informations qui brouillent les pistes, et perturbent la compréhension et la logique des techniques photographiques.

 

Les grands capteurs sont-ils plus lumineux que les petits ? Faut-il multiplier l’ouverture par une sorte de « crop factor » quand on utilise un capteur APS-C ou micro 4/3 ?

La réponses est non. Que ce soit avec des objectifs APS-C ou plein format, que ce soit avec des appareils photos moyen format, des compacts, ou même des pellicules: NON.

 

 

Alors d’où vient cette erreur ?

 

apsc-hybride

Ici un capteur au format APS-C, très visible dans un appareil hybride.

Elle vient généralement, mais pas exclusivement, des tentatives pour trouver une « équivalence » entre les appareils photo utilisant des capteurs de taille différente: équivalence de focale, équivalence de profondeur de champ, équivalence d’ouverture. Outre que ce principe totalement faux est une très mauvaise habitude (ce sera expliqué dans de futurs articles), cela induit une grande confusion au niveau des concepts optiques et de leur emploi. Ainsi, par ignorance, on se voit parfois enseigner que la profondeur de champ serait plus importante sur des capteurs plus petits, et que l’on peut alors utiliser un « crop factor » (un multiplicateur) comme pour la focale: par exemple 1,5 ou 1,6 pour les capteurs APS-C, selon la marque. Cette manie de la conversion a tendance à s’appliquer directement sur l’ouverture en lui attribuant un rectificatif « d’équivalent plein format ». Sauf que l’ouverture influe surtout sur d’autres paramètres, notamment la quantité de lumière que le capteur reçoit. Par concordance, il en devient facile de considérer qu’un capteur plus grand recevrait donc plus de lumière, ce qui est une grosse erreur. Il faut bien comprendre que, pour le néophyte qui découvre ce milieu, il est assez difficile de s’y retrouver entre toutes ces « théories » et les différentes personnes voulant expliquer ceci ou cela sans aucun auto-contrôle.

 

 

Pourquoi c’est faux ?

 

Le capteur est exposé par plus ou moins de lumière en fonction de l’ouverture de l’objectif et du temps de pose.

 

D’une part, l’ouverture d’une optique est une caractéristique purement géométrique. Lors de son calcul il n’est aucunement question d’une taille de capteur: pour simplifier c’est un rapport entre la focale et le diamètre. Une grande ouverture (c’est a dire une valeur F/ petite) permet indirectement une plus grande luminosité de l’objectif. Comme pour la focale: l’ouverture ne change pas avec le capteur, ni avec le type d’objectif (EF, EF-S, FX, Dx pour les canonistes et nikonistes). Jamais. Les seules incidences que l’on peut imputer au niveau de la lumière sont celles de la formule optique, variable d’une référence à l’autre, et de la transparence des éléments optiques, qui n’est pas parfaite. Ainsi il existe une ouverture dite « photométrique » également appelée T-number ou T-stop, qui est légèrement différente de l’ouverture géométrique F-stop. On parle aussi de « transmittance ». Cette valeur indique plus précisément la photométrie réelle d’un objectif. Par exemple, pour deux objectifs ouvrant à F-2.8, l’un peut avoir une valeur T-3.2 et l’autre T-3.5. Dans la pratique, bien que d’ouverture identique, le second transmettra en fait un peu moins de lumière que le premier. Ce sont les seuls et uniques paramètres influençant la luminosité !

 

D’autre part, la quantité de lumière qui arrive sur un capteur ne varie pas selon la taille du capteur. Tous, grands ou petits, reçoivent la même luminance tant qu’ils sont dans le cercle d’image projeté par l’objectif. Simplement, les capteurs plus petits, au centre du cercle d’image, seront à priori moins affectés par le vignetage.

cercle-dimage-et-capteurs-fr

 

Pourtant, le bons sens et la logique nous disent qu’un petit capteur reçoit moins de lumière qu’un grand… et dans l’absolu c’est juste. Mais ce n’est pas pertinent en photographie. Ce qui compte c’est l’exposition du capteur (ou film). Or l’exposition est la quantité de lumière reçue PAR unité de surface ! La capacité du capteur (ou film) à réagir à la lumière est la même sur toute sa surface. C’est fondamental : cela permet d’avoir une référence. L’image est formée en enregistrant les variations par rapport à cette référence: c’est la sensibilité ISO. Elle peut varier, mais heureusement elle varie uniformément sur toute la surface.

 

Voici une petite démonstration concrète pour expliquer la luminance face aux capteurs: celui de la feuille blanche (d’après une idée originale de Frankie Bastide).
– Prenez une lampe et une feuille blanche.
– Placez la feuille blanche sous la lampe. La feuille est blanche… (et oui…).
– Coupez maintenant cette feuille en deux, toujours sous la lampe.
Est-ce que la demi feuille est moins blanche que la feuille entière ? Non bien entendu… et ça marche même à la lumière du jour.

 

(Version en Français ici)

 

 

Ce que l’on voit, c’est la lumière qui est réfléchie sur la feuille. Le pourcentage de lumière qui est réfléchie est une propriété intrinsèque de la feuille qui est la même sur toute sa surface, ne varie pas, et peut être exprimée par unité de surface. Il en est de même de la surface des capteurs (ou films) : ils n’influent pas l’exposition

 

 

Mais… il n’y a donc pas de différence ?

 

Si, au niveau de la technologie du capteur, mais cela n’agira pas sur l’exposition. La technologie utilisée va influencer la quantité de lumière que le capteur perçoit. Ce dernier est fait de photosites, petites surfaces sensibles qui permettront, par combinaison, de former des pixels. Hors, un photosite plus gros perçoit plus de lumière qu’un photosite plus petit, ce qui rend la chose plus facile pour lui. Mais il s’agit là d’une question de technologie, et non de taille de capteur. D’ailleurs, bien d’autres choses interfèrent. De plus, la traduction de cette capacité à capter la lumière est normalisée, c’est ce qu’on appelle la référence ISO. En réalité il existe plusieurs façons de calculer cette norme selon les fabricants, mais les valeurs restent proches et les écarts entrent dans la marge de tolérance. Et parce que cet aspect est normalisé, tous les capteurs exposent de façon similaire à 100 isos comme à 800, qu’ils soient petits, grands, quelle que soit la taille de leurs photosites. En revanche, des photosites plus grands vont favoriser d’autres caractéristiques comme la gestion du bruit numérique ou la dynamique, mais ceci est une autre histoire impliquant de nombreux paramètres.

 

 

Donc récapitulons:

 

fleche4241379 Côté objectif, le flux lumineux d’une source ne dépend pas de la surface sur laquelle il est projeté, et la luminance reste constante.

 

fleche4241379 Côté capteur, sa sensibilité, donc sa capacité à recevoir la lumière en fonction de sa surface, est normalisée: c’est l’ISO.

 

 

Au final, l’exposition est gérée de la même façon quel que soit le capteur, que l’objectif soit prévu pour des grands formats, ou des petits. Il n’est ni utile ni juste d’appliquer une modification à la valeur d’ouverture et à la mesure d’exposition du boitier. S’il vous faut encore des images pour vous convaincre, terminons avec ceci:

 

Canon 1dx markII - capteur plein format

Canon 1dx markII – capteur plein format

 

Canon 550d - capteur APS-C

Canon 550d – capteur APS-C

 

Ces deux photos m’ont été généreusement fournies par Darth. Conditions de prise de vue: un boitier plein format, le Canon 1Dx mark II, et un boitier APS-C, le Canon 550d. La photo a été prise sur trépied avec les mêmes réglages et le même objectif: iso-100, 1/60sec, f/8, 200mm (Canon 70-200 L IS USM II). La lumière est un flash Profoto B1 réglé manuellement pour assurer un éclairage identique. Les photos affichées sont une capture des RAWs sur Lightroom, sans modification. Les fichiers RAWs sont téléchargeables ici.

On observe bien entendu de toutes petites différences dans l’histogramme, qui s’expliquent en partie par la différence de champ (et qui peuvent d’ailleurs varier selon la sensibilité) ou encore la calibration de l’obturateur. Mais rien de significatif. Ces deux capteurs ont tout de même 7 ans d’écart ! Autres exemples:

 

topdown

Nikon D5500 (APS-C) et Nikon D750 (Plein format mis à l’échelle) avec un sigma 35mm ART. Iso 800, 1 sec, f/8. Saurez-vous faire la différence ?

 

leftright

Nikon D5500 (APS-C) et Nikon D750 (Plein format mais ici utilisé en mode « Dx », c’est a dire avec une partie du capteur qui correspond à une surface APS-C) équipés d’un Nikon 18-55 (objectif APS-C). Iso 200, 2 sec, f/8.

 

 

Pour conclure, je partage avec vous une remarque utile de Patrice Bilesimo:

 

Comme vu précédemment l’ouverture contrôle la quantité de lumière qui passe à travers l’objectif. Et c’est l’un des 2 moyens de contrôler l’exposition avec le temps de pose. Oui 2 moyens de contrôler l’exposition et non 3… Les iso changaent la sensibilité et non l’exposition. « L’exposition d’une photo » est un autre abus de langage très commun, que l’on peut à la rigueur utiliser pour décrire l’image et la répartition des informations entre les tons clairs et les tons foncés - en particulier quand on se réfère à l’histogramme en photographie numérique.

 

Maintenant, vous savez tout !

 

 

Pour aller plus loin:

 

Cette fois c’est du lourd, en Anglais, très technique. Vous êtes prévenus. Ce sont des cours gratuits en ligne du professeur Marc Levoy pour l’université de Stanford:

 

 

 

Évaluation technique:

 

Les évaluateurs sont des photographes et des spécialistes ayant accepté de relire et critiquer l’article avant publication. Ils ont pu influencer ou corriger certains contenus. Parfois leurs remarques sont apportées sous forme d’encadrés.

 

 

Un grand merci à eux !

 

Photo d’illustration de l’article par Sylvain Fillos.

Remerciements à Myriam Hériter pour la relecture.

Sylvain Fillos
contact@yapasphotos.net

Paysages, voyages, reportage, rue.

2 Comments

  • Eric Heymans

    21.11.2016 at 06:00 Répondre

    Bonjour Sylvain,
    Bravo pour cette initiative (je parle du site).
    C’est courageux de se lancer dans quelque chose de nouveau à propos de la photographie alors qu’il existe pléthore de sites déjà.
    J’aime beaucoup les articles techniques qui démontrent les choses par a+b. Celui-ci en est un.
    Cordialement,
    Eric
    PS : sympa ce thème qui défile latéralement !

    • Sylvain Fillos

      21.11.2016 at 23:41 Répondre

      Merci Eric, ça fait plaisir, et il y en aura d’autres comme ça 😉

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