Allez, je vous fait mon pro du traitement du signal !!!

Chaque photosite sort une tension proportionnelle au nombre de photons qu'il reçoit. Chaque photosite se comporte comme un intégrateur, c'est à dire qu'il réalise un cumul du nombre de photons reçus, comme une bouteille que l'on remplit avec de l'eau. Dans un temps donné, plus l'eau coule fort, plus la bouteille est pleine. Pour un même débit, plus l'eau coule longtemps, plus la bouteille se remplit. Pour avoir un niveau d'eau significatif, il faut soit un fort débit d'eau, soit laisser l'eau couler longtemps. L'analogie est simple non ?

Si aucune de ces conditions n'est suffisante, et que les photosites n'ont pas assez reçus de lumière, on peut ajouter un amplificateur analogique (avant conversion numérique) qui va augmenter d'un facteur quelconque (2, 4, 8, 16... par exemple) le signal de base. Le problème que l'on rencontre dès que l'on amplifie un signal, c'est que l'on augmente aussi les données indésirables. Par le gain lui même (on multiplie les parasites réçus et le bruit de fond du photosite) mais aussi par les défauts de l'amplificateur comme le bruit qu'il génère lui-même ou son offset (décalage, pour 0 en entrée la sortie ne sera pas zéro). Plus on augmente le gain plus on amplifie le signal de base et les défauts, le bruit augmente donc.
Il est possible que Nikon ait donc choisi une amplification de base (sensibilité du photosite et gain de l'ampli), qui soit 2 fois plus élevé que celle de Canon. Simplement par choix, par préférence.

Pour résoudre cela, on peut utiliser des amplificateurs de plus en plus performants, générant moins de bruit mais plus chères. Heureusement, l'évolution de la technologie (classe et qualité de gravure entre autres) fait qu'un ampli performant d'aujourd'hui n'est pas plus chère qu'un ampli moins performant d'hier (mais plus chère qu'un ampli moins performant d'aujourd'hui). On peut aussi intégrer le maximum de chose sur une plus petite surface pour limiter les dispersions entre les éléments, augmenter la qualité de l'alimentation des différents circuits pour qu'elle soit plus propre, moins bruité, et donc réduire le bruit global.

Après la numérisation du signal (qui apporte au passage un peu plus de bruit et une discrétisation du signal), on peut encore appliquer un gain, numérique celui-là.
Comme ce gain se fait à partir d'un signal discrétisé (0,1,2,..), l'amplification est plus visible. Tant qu'on reste en analogique, on garde une infinité de valeur possible entre 0 et 1. Quand on amplifie un signal analogique, on garde cette infinité de valeurs. En numérique, toutes les valeurs entre 0 et 1 sont oubliés. L'amplification ne peut pas les créer (sauf à ajouter des artifices comme des algos prédictifs qui recréent de l'information). Pour diminuer l'impact de l'amplification numérique, on peut augmenter la résolution du signal en le discrétisant non pas sur 12bits mais sur 16bits ce qui permet d'augmenter la résolution.

Une solution à la monté du bruit est d'effectuer un filtrage plus ou moins perfectionné qui va analyser les infos dont il dispose pour faire le tri entre les infos utiles et les défauts. Reste à savoir faire la différence entre ce qu'il faut garder et ce qu'il faut jeter. Tout filtrage implique donc une perte d'information. Le problème c'est qu'un algo de traitement plus performant nécessite plus de ressources. L'augmentation permanente de la puissance de calcul des processeurs d'une génération à une autre permet des faire plus de calculs dans des temps de plus en plus court. On peut donc mettre au point des algo de traitement de signal plus performants tout en augmentant la cadence de PdV.

Pour toutes ces raisons, il est donc strictement inutile de comparer les performances de deux appareils de même type mais avec un écart de technologie de 3ans voire plus, ou de même génération avec un écart de prix significatif ou avec des choix différents. Une marque peut mettre l'accent sur un critère et donc faire des impasses sur un autre.