Capteurs - Objectifs

[Bark_Vador]

Je suis tombé sur une étiude pasionnante sur les problèmes posés par le couple objectif/capteur. Pour résumer en deux mots : attention à la multiplication des photosites sur les capteurs, on arrive vite à être limité par la résolution de l'objectif...enfin c'est l'idée.
L'article (en anglais et assez technique mais ça vaut l'effort):

Do Sensors “Outresolve” Lenses?

L'article dont tu donnes le lien souligne surtout les problèmes posés par la montée en pixels, indépendamment des objectifs, tout au moins me semble-t-il: diffraction, montée du bruit, aberrations. De ces différents défauts, la diffraction est le plus redoutable car le moins traitable. Je l'ai moi-même abordé dans un topic, publié sur un autre forum récemment, que je reproduis ici:

Capteurs, pixels et diffraction
Les principaux fabricants d'apn, Canon, Nikon, Sony et Pentax, communiquent beaucoup sur le nombre de pixels de leurs boitiers et se livrent en fait à une véritable surenchère, comme en témoignent l'annonce par Sony d'un FF de 25MP et par Canon d'un APS-C de 15MP. Ils sont beaucoup plus discrets par contre lorsqu'il s'agit de préciser la taille des pixels et ses conséquences inéluctables sur la diffraction et la qualité des clichés.

Vous êtes-vous jamais demandés comment calculer la "taille" d'un pixel ou, plutôt, du photosite qui l'enregistre sur le capteur? Je m'excuse auprès de ceux qui le savent mais j'écris pour les autres, la catégorie des débutants à laquelle j'appartiens. Cela me semble d'autant plus nécessaire que cette dernière est celle qui est la plus influencée de manière irrationnelle (il existe également des raisons plus rationnelles) par l'argument pixel.

Pour calculer la taille d'un pixel, il faut partir de celle du capteur et la convertir en microns, puisque c'est l'unité dans laquelle est mesuré le pixel. Sur mon Canon , la taille du capteur APS-C est précisément de 14,8 x 22,2 mm. Le micron étant défini officiellement comme la millionième partie du mètre équivaut donc à un millième de mm. La taille du capteur du 40D, exprimée en microns, est donc de 14800 x 22200 microns, soit une surface de 328560000 microns carrés. Cette surface contient très précisément 3888 x 2592 pixels, soit 10077696 pixels. La surface de chacun de ces pixels est donc de 328560000 : 10077696 = 32,6 microns carrés (pour arrondir ). Les pixels étant des carrés, leur côté peut être évalué à racine carré de 32,6 microns carrés, soit 5,71 microns. Cette taille est confirmée par le manuel de Vincent Luc et Benjamin Effosse sur le 40D qui donne une valeur arrondie de 5,7 microns.

Je m'excuse de ce calcul un peu complexe mais il a son importance pour comprendre la diffraction. Cette dernière consiste en une déviation de la lumière lorsque cette dernière passe par une ouverture réduite, d'autant plus importante que l'ouverture sera réduite. D'une manière pratique, il en résulte que plus le diaphragme d'un objectif est fermé, plus l'image d'un point net apparaît comme une tache entourée d'anneaux alternativement clairs et foncés, appelée "disque de diffraction" ou "disque de Airy". Au delà d'une certaine limite, ce phénomène se traduit par une perte de netteté et de contraste et, parfois, par l'apparition de franges colorées sur l'image (aberration chromatique). Cette limite est atteinte lorsque la déviation de la lumière atteint la taille de 2 pixels contigus soit, dans le cas du 40D, 5,7 + 5,7 microns = 11,4 microns. A f:16, la taille du disque de Airy atteint 10,9 microns, il est donc conseillé, en prenant une marge de sécurité, de ne pas fermer le 40D au delà de f:11.

Qu'en est-il de ces merveilleux appareils que l'on nous annonce à 25MP en FF ou en 15MP en APS-C? Un calcul sommaire montre que le sony 900 devrait avoir une taille de pixel de 5,9 microns, ce qui passe encore, et le canon 50d de 4,7 microns, inférieure aux 5 microns jugée par les spécialistes comme la limite inférieure à ne pas franchir. Cela signifie que le seuil de diffraction sera atteint à 4,7 + 4,7 = 9,4 microns, permettant une fermeture maximale du 50d probablement autour de 8. Ce qui sera sans conséquence pour des utilisations standards mais risque de poser des problèmes dans des domaines tels que le paysage et la macro lorsque l'on recherche la plus grande possible. Il est à noter par ailleurs que, tant l'alpha 900 que le 50d sont très loin en termes de taille de pixels du de canon ou des d3/d700 de Nikon. Sachant que Nikon s'est toujours réservé un léger avantage en termes de taille de pixels, tant sur ses APS-C avec un coefficient multiplicateur de 1,5 contre 1,6 pour canon (ce qui signifie que la surface des capteurs APS-C Nikon est légèrement supérieure à celle des APS-C Canon) que sur ses nouveaux FF limités à 12,1MP contre 12,7MP pour le 5d. Une donnée à prendre en compte dans l'achat d'un boitier, sachant que, contrairement au numérique qui fait l'objet de traitements de plus en plus sophistiqués, on n'a pas trouvé à ce jour de remède à la diffraction qui est un phénomène optique et non électronique.