Crop factor, profondeur de champ, qualité de l’image et bruit, tous ces termes gravitent autour de celui de « capteur ». Cela est vrai en photo mais aussi en vidéo. Quels sont les effets et conséquences de la variation de la taille du capteur en vidéo ? Et surtout quels sont les avantages des différentes tailles de capteurs pour la vidéo ? Nous allons voir ici que la taille du capteur vidéo peut être un élément déterminant dans le choix d’une caméra selon le rendu final que l’on souhaite obtenir.
Le capteur de caméra : petite définition
De la photographie à la vidéo, la captation de l’image a toujours nécessité un support pour pouvoir être restituée. D’abord une plaque, puis une pellicule argentique, c’est aujourd’hui le capteur numérique qui est la surface sensible réceptionnant la lumière. Ce capteur est composé d’éléments électroniques, les photosites, qui réagissent à la lumière puisqu’ils sont photosensibles. Ils transforment ainsi les rayons de lumière en un signal électrique qui, numérisé et traité, permettra d’obtenir l’image numérique. Le capteur numérique fait aujourd’hui numériquement le même travail que ce que faisait chimiquement la pellicule.
Photo de Dan-Cristian Pădureț sur Unsplash
Pour autant, tous les capteurs ne sont pas les mêmes, il existe deux grandes familles de capteurs : les capteurs CMOS et les capteurs CCD. Leur fonctionnement n’est pas identique et aujourd’hui ce sont les capteurs CMOS qui offrent le plus d’avantages : un temps de lecture plus rapide, moins de bruit de lecture et une meilleure montée en ISO, mais aussi une reproduction des couleurs et des détails plus fidèles ainsi qu’une meilleure dynamique. Enfin, les capteurs CMOS coûtent également moins cher, ce qui rend leur usage d’autant plus attractif !
Petite nouveauté, des marques comme Sony, Nikon ou Canon sont actuellement en train de faire évoluer ces technologies de capteurs en introduisant des capteurs empilés nouvelle génération. Ces types de capteurs existent déjà sur les Sony Alpha 1 ou Sony Alpha 9 II (ou encore sur le Nikon Z9). Le principe est simple : une base de circuit sur laquelle est empilée une couche de pixels ce qui permet une meilleure dynamique en photo comme en vidéo.
Sur les nouvelles versions de capteurs empilés, Sony proposerait 3 couches au lieu de 2 : le circuit en base, une couche de photodiodes sur le dessus et entre les deux les pixels transistors. Quels avantages ? La marque avance que cela offrira une meilleure sensibilité à la lumière combinée à une meilleure gestion du bruit en basse lumière. Ces capteurs nouvelle génération ne sont pas encore commercialisés pour l’instant, à suivre donc…
Les différents capteurs pour la vidéo : avantages et inconvénients
Ces capteurs ont aujourd’hui différentes dimensions, ce qui n’est pas sans conséquence sur le rendu de l’imagé capturée. Voici un petit récapitulatif des différentes tailles de capteurs et des conséquences de leurs dimensions sur l’image finale. Les tailles des capteurs sont généralement spécifiées en pouces, dimensions qui ne correspondent pas aux tailles physiques des capteurs.
Les appareils APS-C : la vidéo pour tous
Les capteurs APS-C ont longtemps souffert d’une image moins glorieuse que les capteurs plein format. L’un serait dédié à l’amateur tandis que l’autre serait pour le professionnel. Ce jugement est en train d’évoluer que ce soit en vidéo comme en photo. En effet le capteur APS-C, avec les évolutions technologiques récentes, offre de nombreux avantages :
- appareils permettant d’avoir une grande profondeur de champ, ce qui peut être un gros avantage en vidéo afin d’éviter les flous involontaires ;
- objectifs plus abordables et offrant des défauts optiques généralement moins prononcés ;
- le coefficient multiplicateur (dont on détaille la définition plus bas) ;
- appareils plus petits donc plus légers et compacts. Ils seront donc plus maniables en vidéo ;
- les appareils APS-C restent moins chers que les pleins formats (et a fortiori les moyen formats !)
Toutefois les APS-C gèrent généralement moins bien le bruit et la montée en ISO, offrent une plage dynamique plus restreinte et ont un viseur plus petit.
Quel appareil APS-C pour la vidéo ?
Côté hybrides APS-C vous pourrez choisir notamment entre le Sony Alpha 6600 ou le Sony A6400, le Fuji X-T3 ou le Fuji X-T4, le Nikon Z50 ou le Nikon Z fc ou encore le canon EOS M50 Mark II ou le EOS M6 Mark II.
Côté reflex APS-C il est possible de se tourner vers le Nikon D7500 ou le Canon 90D.
Le capteur plein format : roi de la vidéo ?
Les capteurs plein format sont souvent les appareils privilégiés depuis la création du numérique. Cela est toujours valable depuis l’apparition des hybrides. En effet, ces appareils offrent de nombreux avantages :
- une profondeur de champ plus faible et un joli bokeh, permettant de faire un beau flou d’arrière-plan ;
- une plage dynamique plus grande offrant de plus grandes nuances à l’image ;
- une meilleure gestion du bruit en basses lumières ;
- un viseur plus grand offrant un meilleur confort à l’usage.
Les appareils plein format sont cependant plus chers que les APS-C, plus lourds et produisent des images plus volumineuses également.
Quel plein format choisir pour la vidéo ?
Du côté des hybrides plein format, Sony, Nikon et Canon se démarquent avec notamment le Sony Alpha 7S III, le Nikon Z9 ou le Canon Eos R3 . Il ne faut pas pour autant oublier le Lumix S1H, ou le Leica SL2.
Du côté des reflex plein format, vous pourrez vous tourner vers le Canon 6D Mark II, le Canon 1DX Mark III ou encore le Nikon D6.
Le capteur 4/3 et la vidéo : compacité et performance
À côté des capteurs APS-C et plein format, le capteur micro 4/3 fait de la résistance ! Et pour cause, voici quelques avantages de ce petit capteur :
- la compacité : qui dit petit capteur dit petit appareil mais aussi petits objectifs. Tout cela offre de nombreux avantages pour filmer ;
- le budget puisque c’est un bon compromis pour qui ne veut pas investir dans un reflex ;
- la qualité et la variété des objectifs.
Les appareils micro 4/3 performants en vidéo restent toutefois peu nombreux et les objectifs qui leur sont dédiés peuvent parfois sembler un peu chers.
Quel appareil avec capteurs micro 4/3 pour la vidéo ?
Il n’y a pas de reflex micro 4/3, il faut alors donc se tourner vers des hybrides. Et en la matière, la gamme des Panasonic se démarque sans hésitation. On retiendra notamment le Panasonic Lumix GH5 II mais aussi le Panasonic Lumix GH6 qui vent tout juste de sortir. Côté Olympus, il est possible de se tourner vers l’OM 1 ou l’Olympus OM-D E-M1 Mark III.
Le moyen format, un capteur pour la vidéo ?
Le moyen format n’est pas le capteur le plus accessible du grand public. Pour une simple et bonne raison : son prix. Les boîtiers moyen format coûtent souvent plusieurs milliers d’euros et ne sont accessibles à une petite poignée de personnes. Aujourd’hui, existe-t-il un vent de démocratisation sur le moyen format avec notamment le Fujifilm GFX-100S ou le Fujifilm GFX-50SS II. On pourrait se le demander. Mais quels sont les avantages du moyen format ? En pratique il s’agit d’un grand capteur offrant une grande plage dynamique et proposant également une grande qualité d’image.
Pour autant les moyens formats ne sont pas réellement prévus pour la vidéo. Alors que ce sont des bêtes de course en photo, leurs capacités vidéos restent à la traîne notamment par rapport au plein format.
D’autres capteurs plus spécifiques et particuliers complètent la liste, mais leur usage reste limité dans la mesure où ils impliquent un budget souvent très important : le Super 16m, le capteur Vista Vision, le capteur 65mm (52,6mm x 23mm), le capteur super 35mm, le 70 Imax format (70mm x 48,5mm)…
Taille de capteurs et rendu de l’image : quelques aspects techniques pour faire son choix
Voici quelques éléments à prendre en compte lors du choix de son futur appareil pour faire de la vidéo. Pour plus de détails sur ces points techniques, voici deux articles très complets sur le capteur Partie 1 et Partie 2
Les effets de la taille du capteur vidéo sur la quantité de lumière et la sensibilité
À ouverture égale, plus le capteur est grand plus la quantité de lumière captée sera grande elle aussi. Sur un petit capteur, la densité des photosites sera très importante. En effet, ces derniers seront plus serrés, plus petits et capteront alors moins de lumière.
Ainsi, à définition égale, un grand capteur vidéo permettra donc de faire de meilleures images dans des conditions de basse lumière.
Et donc sur la qualité de l’image
Outre la lumière, les grands capteurs (que ce soit le plein format ou le super35mm), offrent des prises de vue plus larges que les capteurs aux dimensions inférieures. En effet, plus le capteur est grand, plus l’image enregistrée est large.
Pour autant un grand capteur n’est pas synonyme d’une grosse résolution. Malgré tout, il est vrai qu’un capteur plus large permet d’accueillir de plus nombreux récepteurs ce qui peut produire des images plus nettes. La définition de l’image (donc le nombre de pixels qui la composent) peut être la même sur un grand capteur comme sur un petit capteur. En effet, il est possible d’avoir des capteurs plein format ou 4/3 de 10Mpx alors que leur taille est différente.
En pratique, si l’on filme dans les mêmes conditions avec une caméra plein format et une caméra 4/3 de 10Mpx, les images risquent d’être plus bruitées avec le plus petit capteur, car, bien que le nombre de photosites soit identique, ceux-ci seront plus petits.
Les effets de la taille du capteur vidéo sur la profondeur de champ
Qu’est-ce que la profondeur de champ ? Il s’agit de la zone de netteté entre les deux zones de flou au premier et à l’arrière plan. La taille du capteur n’est pas la seule à pouvoir jouer sur cet élément.
Ainsi, il est possible de faire varier la profondeur de champ (et la zone de flou) en jouant sur l’ouverture du diaphragme de l’objectif. Une grande ouverture du diaphragme (donc un petit chiffre comme f 2.8 par exemple) entrainera une profondeur de champ courte et donc une grande zone de flou. A l’inverse, plus le diaphragme est fermé (et donc un grand chiffre comme f16) et plus l’image aura une grande zone de netteté.
En outre, la profondeur de champ variera selon la focale utilisée. Plus la focale est courte et plus la profondeur de champ sera grande (et inversement). Avec un 100mm, la profondeur de champ sera plus petite qu’avec un 35mm à même valeur d’ouverture.
Autre élément qui entrera en ligne de compte pour la profondeur de champ sera la distance entre la caméra et le sujet que l’on souhaite net. Plus la caméra est proche du sujet filmé et plus la profondeur de champ sera également courte.
Enfin, la taille du capteur vidéo sera le dernier élément qui entrera en ligne de compte pour la profondeur de champ. Ainsi à focale et distance identique, plus le capteur est petit et plus la profondeur de champ sera grande donc l’arrière-plan net. Dès lors, les grands capteurs permettront d’avoir plus aisément une faible profondeur de champ. A l’inverse les petits capteurs offriront donc plus facilement une grande profondeur de champ.
Le coefficient multiplicateur : quésaco ?
Une définition théorique
Le coefficient multiplicateur ou « Crop Factor » est un coefficient qui permet de calculer l’angle réel que donnera un objectif (l’angle de champ) selon la focale de l’objectif et la taille du capteur de la caméra utilisé.
La focale est exprimée en millimètres . Elle correspond à la distance séparant le capteur du centre de l’objectif utilisé. Plus le nombre de la focale est petit, plus l’angle de champ sera large. (On aura un très grand-angle avec un objectif 14mm par exemple)
L’angle de champ (qui est l’angle de vue que vous avez via la caméra donc) varie ainsi d’abord selon la taille de la focale. En outre, il variera également selon la taille du capteur de la caméra utilisée. En effet selon la taille du capteur, il faudra lui appliquer le fameux « crop factor » qui est un « recadrage » par rapport au capteur plein format.
Ce coefficient se calcule par rapport à une base 1, celle du plein format, à savoir le 36mm x 24mm.
Ainsi un même objectif avec une même focale, posé sur deux caméras aux capteurs différents ne donnera pas le même angle de champ. En pratique, le cadrage et donc le plan ne seront pas les mêmes si vous restez à une même distance du sujet, mais changez de caméra et de taille de capteur.
Un exemple pratique
Un exemple : Nous avons un objectif de 100mm.
- Posé sur une caméra avec un capteur plein format l’angle de champ sera multiplié par 1 (puisque c’est la référence). Il sera donc de 100mm. En effet : 100mm x 1 = 100mm
- Posé sur une caméra APS-C il faudra multiplier par le crop factor soit 1,5 (1,6 sur Canon). L’angle de champ ne sera donc pas de 100mm comme cella est indiqué sur l’objectif. Ce sera en pratique l’équivalent de celui d’un objectif de 150mm utilisé sur un plein format. L’image sera recadrée et donc zoomée si l’on reste à la même distance du sujet. En effet : 100mm x 1,5 = 150mm
Le crop factor variera donc selon la taille du capteur toujours en référence au plein format. Pour un capteur 4/3 elle sera de 2 etc.
Conclusion
Pour conclure, il est important de préciser que la taille de capteur, bien qu’elle soit importante, ne doit pas être le seul élément déterminant dans le choix d’un appareil. Tout dépend des résultats souhaités et de l’effet recherché dans la pratique (profondeur de champ, sensibilité en basse lumière, maniabilité de l’appareil et aussi peut-être budget…).
Enfin, sachez que la qualité de l’image finale ne dépend pas uniquement de la taille du capteur vidéo. En effet aujourd’hui de nombreux paramètres entrent en ligne de compte. La qualité de l’objectif ou le processeur intégré dans la caméra pour traiter l’image sont primordiaux. Mais ils s’ajoutent surtout au talent de l’œil de celui qui filme !
