taille capteur FF et Aps-c, les effets

[Retz]

Bonjour a tous.

J'ai lu cet article pour me faire une idée des differences des FF et des Aps-c,
je dois admettre que je m'y perd, je ne sais toujours pas quel est le meilleur...

Quelqu'un pourrait'il eclairer ma lanterne ?

Merci.




Quel est l’impact de la taille d’un capteur sur la qualité des images ?
La différence de taille du capteur entre APS-C et un Full frame est-elle suffisante pour apporter un
gain qualitatif visible ? Pour avoir les bonnes réponses à ces questions, il suffit de faire référence
aux notions de base de la photométrie.
Lorsqu’on compare le capteur d’un compact de la taille d’un ongle et le capteur d’un reflex moyen
format de la taille d’une carte de crédit, le gain qualitatif est évident et indiscutable. Mais lorsqu’on
compare deux appareils dont les surfaces de capteur sont assez proches comme celle d’un
APS-C et
celle d’un "
full frame", d’une part, le gain qualitatif devient plus difficile à mettre en évidence et
d’autre part, la nature de ce gain qualitatif est difficile à définir par le photographe qui pourtant sait
donner des noms à l’amélioration visible du rendu en l’appelant modelé, velouté ou propreté de
l’image.

Cet article ne décrit que le gain en plage tonale en fonction de la taille du capteur. Pour une
comparaison plus généraliste, consulter la page sur .


Un grand capteur collecte plus de lumière
Commençons par une comparaison basique en utilisant le même objectif sur les deux boîtiers. On
constate que le 24 x 36 utilise le maximum du cercle image alors que l’APS-C n’en utilise qu’une
petite partie. La différence de taille des capteurs se traduit par une simple différence de champ d’un
rapport 1,6 dans notre exemple. Ce coefficient qui est le rapport entre les dimensions du capteur
s’appelle le facteur de recadrage (Crop Factor). Dans cet article, nous adopterons le facteur de
recadrage de 1,6 de la marque Canon, mais d’autres marques proposent des coefficients plus ou
moins proches.

Fig. 1. L’APS-C ne reproduit que 40 % de l’image d’un 24 x 36.
On pourrait arrêter là la comparaison et ne tenir compte que de la perte de champ. Mais plus loin
dans cet article, c’est la différence d’information lumineuse entre les deux capteurs que nous allons
mettre en évidence et non plus la différence de champ.
Le capteur 24 x 36 recueille le maximum du flux lumineux disponible dans le cercle d’image.
L’APS-C en recueille beaucoup moins. C’est normal puisque dans ce cas le flux lumineux doit
pourvoir à l’éclairement d’une surface plus petite !

On constate que l’angle de champ est proportionnel aux dimensions du capteur. Il en va de même
pour le flux lumineux (le nombre de photons !) qui est proportionnel à la surface éclairée. La
surface du capteur du 24 x 36 étant 2,56 fois plus grande que celle de l’APS-C, le flux lumineux
collecté est 2,56 fois plus important.
Fig. 2. L’APS-C n’a besoin que de 40 % du flux lumineux nécessaire au 24 x 36 pour maintenir le
même éclairement.


Quelques rappels de photométrie
Pour la suite de cet article, il est indispensable d’avoir assimilé au moins deux notions
fondamentales de photométrie. La première est de bien faire la distinction entre une ouverture
absolue (f/N) et son ouverture relative (1/N) utilisée comme un élément de l’exposition. Je vous
invite à consulter les liens suivants si nécessaire
L’ouverture en photographie
La distance focale
La seconde est de bien faire la distinction d’une part entre l’
éclairementdu capteur qui est un
paramètre de l’exposition et d’autre part le
flux lumineuxintercepté par le capteur qui correspond à
l’énergie lumineuse captée. Ce qu’il faut retenir c’est que plus le capteur est grand, plus il capte de
flux lumineux alors que l’éclairement est une notion indépendante de la taille du capteur. Ces deux
notions sont développées sur les liens suivants :
L’éclairement en lux
Le flux lumineux en lumen
Un dernier point. Cet article utilise les dénominations officielles de chaque grandeur. Ainsi
l’ouverture relative s’écrit 1:2,8 et non pas f:2,8. Le f/nombre est noté N. L’indice d’exposition
s’écrit Ei et non pas IL (obsolète).



Comparer deux images de champ identique
Puisque le grand capteur recueille plus de photons, essayons de le mettre en évidence. Pour cela,
nous allons désormais comparer sur les deux boîtiers la formation d’une image ayant exactement le
même champ et la même perspective. Pour obtenir la même perspective, il suffit de se placer au
même point de vue. Pour obtenir le même angle de champ, il faut utiliser une distance focale plus
courte sur le petit capteur. Si on utilise un 80 mm sur le 24 x 36, ce sera un 50 mm sur l’APS-C
(facteur de recadrage Canon de 1,6 qui donne des chiffres ronds) . Bien évidemment, les paramètres
d’exposition sont identiques sur les deux boîtiers : même temps de pose et même ouverture, mais
aussi même sensibilité ISO.

Fig. 3. La notion de conversion de focale ne concerne que la mesure de l’angle de champ.
La première constatation est que pour maintenir la bonne exposition, c’est-à-dire un éclairement
constant, le boîtier utilisant la plus grande focale, utilise un diamètre de diaphragme réel 1,6 fois
plus grand. C’est pour cette raison que les profondeurs de champ varient avec les formats de
capteur. Mais attention le Bokeh du 24 x36 ne sera pas meilleur que celui de l’APS-C. Il y a
simplement un décalage de focale.

La seconde constatation est que cette plus grande ouverture permet de laisser passer un flux
lumineux plus important. En fait, le flux lumineux intercepté par le capteur est 2,56 fois plus
important (1,6 au carré). L’image du 24 x 36 est donc bien plus riche en informations lumineuses
que l’image de l’APS-C.

Fig. 4. Pour assumer un éclairement constant sur le capteur, le modèle APS-C est obligé de réduire
le flux lumineux qui traverse l’objectif de 40 %. Le diamètre du diaphragme est réduit de 1,6 et
donc la surface d’ouverture est réduite de 2,56 (40 %).

A ce stade, on peut résumer la différence entre les deux formats comme un simple décalage de
distance focale et donc les images formées ne sont pas identiques. La différence de focale couplée à
une différence d’ouverture absolue du diaphragme entraîne deux conséquences : la profondeur de
champ est différente et l’information lumineuse disponible est différente.
Cette différence d’information lumineuse se traduit par des gradations plus précises (plus de
quantification disponible et moins de bruit). S’il est facile d’expliquer ce gain qualitatif, il est plus
difficile de l’estimer ou de le mesurer. Alors, continuons nos investigations pour voir dans quelles
proportions l’image est meilleure.


Comparer deux images strictement identiques
Dans ce dernier comparatif, nous allons tenter de former sur le 24 x 36 une image physiquement
identique à celle formée sur l’APS-C. Tous les paramètres physiques doivent être identiques. En
particulier, nous allons imposer une ouverture de diaphragme strictement identique sur les deux
boîtiers quitte à fausser l’exposition sur le 24 x 36. Ce n’est qu’une étape provisoire pour bien
comprendre la procédure. Nous rétablirons par la suite la bonne exposition.

Pour obtenir sur le 24 x 36 la même ouverture physique que sur l’APS-C, c’est-à-dire un diamètre
réel de 18 mm (fig. 5), il faut ramener l’ouverture relative qui était de 1:2,8 vers 1:4,48. En fermant
ainsi le diaphragme, on sous-expose d’un cran + 1,3 de cran d’indice d’exposition.
Voir ici pourquoi le passage de 2,8 à 4,48 donne un
décalage d’indice d’exposition de 1,36 Ei.
Les deux capteurs reçoivent désormais un flux lumineux strictement identique (et une profondeur
de champ identique). C’est cette exposition faussée qui va nous servir d’échelle de mesure pour
estimer la perte d’information subie par le plus petit des deux capteurs.

Fig. 5. Sur les deux capteurs, les flux lumineux sont identiques (même information lumineuse). Mais
ramener le flux lumineux du 24 x 36 identique à celui de l’APS-C n’est possible qu’en acceptant
une exposition incorrecte.
En sous-exposant l’image d’un peu plus qu’un diaphragme (1,36 pour être précis)) avec le FF, on
mime parfaitement les capacités techniques d’un APS-C. La perte qualitative pour ramener l’image
à la bonne exposition correspond à la différence qualitative entre ces deux formats. L’image est
ramenée à la bonne exposition en amplifiant la luminosité d’un 1,36 cran de sensibilité ISO.

Fig. 6. Pour retrouver une exposition correcte, il faut monter la sensibilité ISO à 256, soit 1,36 cran
de sensibilité (tous les appareils ne proposent pas de telles sensibilités intermédiaires). Les deux
capteurs reçoivent exactement la même information lumineuse et l’aspect qualitatif est comparable.

Conclusion
La perte qualitative d’un capteur de taille APS-C par rapport à un capteur full frame peut s’exprimer
comme la perte qualitative correspondant à l’élévation de la sensibilité de 100 ISO à 256 ISO (256
= 100 x 2
1,36). Notons que cette perte n’est pas très importante, car généralement on estime gênante
les pertes de transition et la montée du bruit après 3 ou 4 crans de sensibilité ISO. Mais cette perte
existe bel et bien et cette minime différente de rendu peut être importante pour les photographes qui
sont attachés à ce qu’on appelle le modelé.
Une autre façon d’exprimer cette différence est de dire que le petit capteur perd 1 cran 1 tiers de
sensibilité ISO par rapport au plus grand.

Cette démonstration a le gros avantage de se libérer de l’influence de la taille et du nombre des
photosites qui eux aussi jouent un rôle important dans la richesse de l’information. L’avantage d’un
capteur de grande surface n’est pas uniquement lié à la possibilité d’y placer des photosites de plus
grande taille, mais est lié à la quantité de lumière que sa surface permet de collecter.


Epilogue sur la sensibilité
Plusieurs facteurs influencent la sensibilité d’un capteur et donc sa disposition à collecter beaucoup
d’informations lumineuses.

Rendement quantique
Le premier est le rendement quantique ou efficacité électronique du photosite (Quantum efficiency)
C’est son aptitude à récupérer des électrons sous l’influence de la lumière. Et notamment à
récupérer un seul électron sous l’exposition d’un minimum de photons. En 2011, ce rendement
avoisine les 35 % avec une limite physique autour de 70 %. A chaque génération de nouveau
capteur, ce paramètre progresse légèrement.

La Capacité électronique maximale
Le deuxième est la capacité électronique maximale du photosite (Full well capacity). C’est
l’aptitude à récolter le plus grand nombre possible d’électrons. Ce paramètre est directement lié à la
taille du photosite. Plus il est grand, plus il est capable d’interpréter une luminance élevée. Et par
conséquent, plus il délivre une large plage dynamique et enregistre de petites variations de
luminance. La taille du capteur influence la sensibilité.

La taille du capteur
Le troisième est la taille du capteur. Plus il est grand, plus le cercle de confusion est grand, et plus il
est alimenté par un grand nombre de photons. Le cercle de confusion reproduit alors une luminance
plus précise. Plus le capteur est grand, plus il sait enregistrer de faibles variations de luminance. La
taille du capteur influence une sensibilité géométrique.

Les capteurs de grande taille peuvent ainsi cumuler DEUX caractéristiques qui favorisent des
images fines, d’abord la précision des luminances directement due à la taille du capteur et ensuite la
possibilité de placer des photosites de plus grandes tailles.
Dans cet article, la comparaison porte sur deux boîtier équipés de photosites de même taille et de
même génération pour bien dégager l’influence de la taille du capteur. Dans la vraie vie, si on
compare un full-frame avec un APS-C, les générations ne seront certainement pas juxtaposables et
la taille des photosites a de grandes chances d’être différente.

[Fredo_45]

Le meilleur c'est le boitier que l'on a et que l'on sait utiliser. Le meilleur est pas le boitier de toute façon, mais un truc vachement dur a avoir, c'est un bon photographe créatif et sachant composer ...

[Boozoo]

Lorsque je vois certains clichés ici et là pris avec du matériel moins bon que le mien, et je suis loin d'avoir le haut de gamme, je préfère sortir pour améliorer ma pratique que de sortir la CB...

Comme certains/certaines le disent clairement ici, si on souhaite changer de matériel sans avoir un but précis c'est que, bien souvent, on en a pas besoin .

[Balilaï]

Mais non, vous êtes tous à coté de la plaque :
le meilleur, c'est celui des autres !

C'est pour ça qu'ils font de plus belles photos

[myosis]

Résumer la question à "quel est le meilleur" est un peu raide comme approche (meilleur pour faire quoi?). Disons que les capteurs FF sont plus chers. Ça peut donner un indice.

L'article excipé me semble aller assez loin sur les détails et les raisons. Peut-être est-ce la synthèse qui est recherchée ?

Du point de vue du capteur, les FF ont les avantages suivants:
* ils sont mieux à même de rendre les nuances dans les transitions entre les zones nettes et floues d'une image, et d'avoir des flous de mise au point (bokeh) plus "savoureux"
* ils sont plus efficaces pour travailler en condition de luminosité basse
* ils sont moins sensibles à la diffraction lumineuse grâce à des photosites plus larges (une partie de cet avantage étant perdu par le fait que la profondeur de champs sera plus basse)
* à nombre de pixel équivalent, ils seront moins exigeants sur la qualité de l'optique

Les capteurs APS-C sont des capteurs plus petits que des capteurs FF. De mon point de vue, ils n'ont guère d'avantage du point de vue du capteur. Mais finalement le capteur est dans un boîtier, cela constitue un tout, et là les appareils à capteurs APS-C marquent des points:
* ils sont plus légers et moins onéreux
* de par la taille plus réduite de leur obturateur, les appareils APS-C ont des vitesses de prise de vue plus rapides (rarement utile) mais surtout une synchro flash plus rapide (plus utile)
* de par la taille plus réduite de leur miroir plus petit, ils autorisent des prises de vue en rafale à des cadences plus élevées que les appareils FF (hormis le très haut de gamme)
* on peut monter dessus des objectifs dédiés aux petits capteurs, objectifs là encore pus légers et moins onéreux
* on peut monter également tout objectif qui conviendrait à un FF (l'inverse n'est pas vrai)

Les boîtiers à capteur FF ont également un avantage:
* les viseurs sont plus confortables (plus "grands")

À noter enfin l'influence d'un facteur de conversion de focale (mais à relativiser): une focale de 100 mm (au sens optique) monté sur un APS-C donnera un résultat équivalent à une focale de 160 mm montée sur un FF (facteur de x1,6). C'est un avantage autant qu'un inconvénient : si on souhait utiliser des focales longues (type télé) c'est un avantage; si l'usage se reporte sur une focale courte (de type grand angle), c'est un inconvénient. Là où je relativise, c'est qu'il sera toujours possible sur un FF généreux en pixel de recadrer a posteriori pour retrouver une image plus ressérée. La combine ne marche pas en APS-C.

[Retz]

Merci pour toutes vos reponses.


myosis, je m'etais fait a peu pres les memes raisonnements.

C''est un peu ce que j'avais en tete, toutes ces reponses.


Ce qui me turlupine, c'est l'histoire de la quantité de luminosité que reçoit les deux type de capteur, l'un en reçoit plus que l'autre, apparement, ou je me trompe ...

Je cite:
La seconde constatation est que cette plus grande ouverture permet de laisser passer un flux
lumineux plus important. En fait, le flux lumineux intercepté par le capteur est 2,56 fois plus
important (1,6 au carré). L’image du 24 x 36 est donc bien plus riche en informations lumineuses
que l’image de l’APS-C.

Fig. 4. Pour assumer un éclairement constant sur le capteur, le modèle APS-C est obligé de réduire
le flux lumineux qui traverse l’objectif de 40 %. Le diamètre du diaphragme est réduit de 1,6 et
donc la surface d’ouverture est réduite de 2,56 (40 %).

[Retz]

Merci pour toutes vos reponses.


myosis, je m'etais fait a peu pres les memes raisonnements.

C''est un peu ce que j'avais en tete, toutes ces reponses.


Ce qui me turlupine, c'est l'histoire de la quantité de luminosité que reçoit les deux type de capteur, l'un en reçoit plus que l'autre, apparement, ou je me trompe ?

[Mnemmeth]

Un flux lumineux c'est une quantite de lumiere (ou de photons) par unite de surface. Si ton photosite est plus grand il capte plus de lumiere CQFD.

De plus ayant des photosites plus grand le fill factor est aussi meilleur (le fill factor prend en compte tout le photosite y compris ce qu'il y a entre 2 photosites qui sont couverts par les niveaux de metal). Proportionnellement si le photosite est plus grand l'impact de ce qui est autour est moindre

Si un capteur FF est plus cher contrairement aux idees recues ce n'est pas parce qu'il est meilleur. Les techno de fabrications sont les memes entre un apsc un FF et un capteur de smartphone. Ce qui plombe le prix c'est la surface utilisee car dans l'industrie microelectronique ce qui compte c'est la surface de la puce ou la part de silicium consommee, or FF est plus grand que apsc qui est plus grand que smartphone. Sur un wafer de 200mm de diametre, on place 15 puce FF ou 30 puces APSC ou une grosse centaine de puces de smartphone et il faut le meme temps (un mois en gros) pour faire un wafer FF ou un wafer de smartphone. Les prix varient en fonction de la surface CQFD.

Le second point c'est le rendement. La encore on pense par unite de surface. Un element important en lithographie (technique pour faire les capteurs) on raisonne en quantite de poussieres de telle taille par unite de volume ou de surface. Si on a une fab qui a 10 poussieres de 1micron par m2 (exemple) et que par malchance ca se rassemble sur un wafer ... alors dans le pire des cas on aura une poussiere pour un capteur sur le wafer. Dans le FF on aura 10 capteurs defaillants sur 15 (rendement de 33%) 10 sur 30 (66%) pour l'apsc et 10/100 pour le smartphone (90%) , donc on ne garde que 33% ou 66% ou 90% des puce pour un seul wafer. Les puces non fonctionnelles sont jetees -> le cout du FF augmente cqfd on arrive facilement a x2 niveau cout de fabrication entre FF et Apsc

J'aime pas les raisonnement a cadrage identique ca biaise le discours

PS tu peux envoyer le lien de l'article ? stp

[Thomas Anderson]

Coucou,

Nous avions un peu débattu ici:

Le très long pavé avec photos à l'appui, répond à une question similaire à la tienne, en gros, la différence aps-c versus 24X36, 17-55 sur aps-c, versus 24-105 sur 24X36, et quelques généralités sur les deux formats. Propos étayés en photo de terrain, plus clair que de longs discours et plus parlant que des théories et des mires planes:

https://www.eos-numerique.com/forums...eos-7d-242946/

[SRT100]

@Mnemmeth: très intéressant! J'avais la notion mais là, c'est précis! Merci.

@Retz: si je considère les boîtiers de ton profil, il est clair que n'importe quel boîtier actuel est en progrès sensible. J'ai moi-même encore un 450D et si je compare avec mon 7D de la première génération, il y a un monde de différence en sensibilité, bruit, définition, etc. (On parle bien du capteur).

On comprendra aisément que les nouveaux boîtiers (80D, 7DII, 760D, etc.) sont encore plus performants.

Et le FF, c'est encore un pas au dessus.
Je peux te garantir que quand je vois les photos d'enfants que mon neveu fait avec son 5DII avec un bon caillou dessus... c'est pas un 7D!

Bref, on peut parler technique des jours entiers, mais comme écrivent les autres plus haut, c'est dans la pratique que se fait la différence.

Les règles par ordre d'importance:
1. un bon sujet;
2. une bonne lumière;
3. un bon matos.

Sans les points 1 et 2, pas la peine d'ouvrir le portefeuille.

[Mnemmeth]

Coucou,

Nous avions un peu débattu ici:

Le très long pavé avec photos à l'appui, répond à une question similaire à la tienne, en gros, la différence aps-c versus 24X36, 17-55 sur aps-c, versus 24-105 sur 24X36, et quelques généralités sur les deux formats. Propos étayés en photo de terrain, plus clair que de longs discours et plus parlant que des théories et des mires planes:

https://www.eos-numerique.com/forums...eos-7d-242946/

pffff espece de photographe ! faut de la physique y a que ca de vrai (ou de maths ca marche aussi )


SRT100: de rien

[francoistn]

Mais non, vous êtes tous à coté de la plaque :
le meilleur, c'est celui des autres !

C'est pour ça qu'ils font de plus belles photos

ah non,... le meilleur materiel c'est moi qu'il l'ai !..
Je rigole evidement.

En photo, faut d'abord connaitre son materiel pour mieux l'oublier et FF ou APS-C. Oui le FF est meilleur en qualité technique.
mais une photo, c'est 5% de technique et 95 % d'artistique ... et grand merci, ca ne s'achete pas ... quoi que pour certains ca ne fera pas de mal ...
Alors achetons suivant nos finances du moment et faisons nous plaisir

[dkeith]

en animalier, je serais beaucoup moins formel... une rafale de 10 i/s associé à un AF perfomant, une bonne montée en iso et un buffer costaud sera certainement primordial pour la prise de vue et si en plus on peut mettre le sujet en scène avec une certaine esthétique, on ne pourra pas forcément utiliser le premier boitier venu... même si les différences commencent à se gommer

[francoistn]

Quand on connaît très bien un super matériel, ça aide quand même. .. je suis bien placé pour le dire.
D accord avec toi dkeith

[francoistn]

Il y a des photos que je ne pouvais pas faire avec mon 7D que je vais pouvoir faire avec mon 1d. .
Mais effectivement ce n est pas 100 % des photos

[Balilaï]

en animalier, je serais beaucoup moins formel... une rafale de 10 i/s associé à un AF perfomant, une bonne montée en iso et un buffer costaud sera certainement primordial pour la prise de vue et si en plus on peut mettre le sujet en scène avec une certaine esthétique, on ne pourra pas forcément utiliser le premier boitier venu... même si les différences commencent à se gommer

Des exemples ?

[dkeith]

les exemples.... du colvert qui s'envole au début avec un 500D, la galère pour l'avoir sur les collimateurs et le garder... avec le 7D II, je fais ma rafale sur un sujet très rapide - le boitier me permet de capturer des attitudes ou mouvements que je ne pourrais pas anticiper et en plus à peine visibles à l'oeil....

[Thomas Anderson]

Toujours pour alimenter le débat,

On joue ici: https://www.eos-numerique.com/forums...lontes-245953/

On s'étripe là: https://www.eos-numerique.com/forums...ark-ii-265575/

On s'interroge de ce côté: https://www.eos-numerique.com/forums...umiere-232035/

Et je vous invite à lire ceci: [ le format APSC ] ... supérieur en Paysages ? Pourquoi oui.

Et ceci: Canon 7DII Review Clarkvision.com: Camera Review and Sensor Analysis Series, Canon 7D Mark II


Enfin, histoire de vous mettre le ravioli en ébullition, un 5Ds/5DsR a la même densité de pixels qu'un 7D mark II, lequel est le meilleur?

[Balilaï]

les exemples.... du colvert qui s'envole au début avec un 500D, la galère pour l'avoir sur les collimateurs et le garder... avec le 7D II, je fais ma rafale sur un sujet très rapide - le boitier me permet de capturer des attitudes ou mouvements que je ne pourrais pas anticiper et en plus à peine visibles à l'oeil....

Oui, si tu le dis mais j'aimerais voir un vrai exemple ! ( en image par exemple)

[Retz]

PS tu peux envoyer le lien de l'article ? stp

Malheureusement c'est un article copié, dont je n'ai pas gardé le lien.

Merci pour ta reponse, et celle de tous les participants.

De bonne reponse de la part de Thomas Anderson, et de bon liens, ca va me faire reflechir.