La sensibilité ISO des capteurs numériques

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Dans la lignée des billets techniques, attaquons-nous aux capteurs de nos appareils photo. Il en existe en tous genres et ils se différencient au niveau de leurs propriétés : dimensions physiques et ratio, définition (mégapixels), dynamique, type (CCD/CMOS), technologie de capture de la lumière (filtre de Bayer, Fovéon…), et pleins d’autres propriétés.  Celle qui nous intéresse dans ce billet est la sensibilité ISO du capteur, ie sa capacité à être sensible à la lumière.

Capacité à être sensible à la lumière?

Le capteur numérique, indépendamment du type d’appareil photo (compact, bridge, reflex), est un composant électronique servant à capturer votre photo.

La sensibilité ISO, International Organization for Standards, est une échelle de mesure de la sensibilité des surfaces qui captent la lumière (cf Wikipedia). Je ne vais pas vous refaire l’historique de cette norme actuellement mondiale.

Nos capteurs numériques ont la capacité de changer leur sensibilité en fonction de la quantité de lumière atteignant le capteur de manière automatique en général (cas de la plupart des appareils amateurs). En effet, en condition de faible luminosité, cela joue énormément. Le flash ne permet pas toujours de faire des photos comme l’on souhaite, c’est pourquoi il est possible que la sensibilité ISO du capteur augmente afin d’éviter d’utiliser le flash ou de faire une pose longue pouvant générer des flous si le sujet bouge ou si l’on tremble…

Différentes valeurs et leur significations

La valeur ISO prend prendre des valeurs de 50 à 102 400 ISO pour les appareils les plus incroyables.

  • Plus la valeur est petite, moins sensible est le capteur à la lumière. C’est idéal quand vous êtes en journée et à l’extérieur par exemple.
  • Plus la valeur est grande, plus le capteur est sensible à la lumière. Il est alors possible de prendre la photo plus rapidement puisque numériquement il « capte davantage de lumière ».

Par exemple, si vous êtes dans un lieu bien éclairé, vous pouvez avoir la même photo mais avec une sensibilité ISO différente en jouant sur le temps d’exposition qui permet de laisser entrer plus ou moins de lumière. Vous pouvez également jouer sur l’ouverture du diaphragme, mais la profondeur de champ sera différente comme expliqué dans ce billet.

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Principale conséquence de la montée dans les ISO : le bruit

Vous pensiez qu’il suffisait de prendre les photos avec les ISO les plus élevés possibles afin d’avoir des photos nettes et en toutes circonstances? Et bien NON. C’est bien pour cela que l’on fait correspondre des valeurs ISO à des conditions d’éclairage.

Il y a des contraintes techniques quant à la montée dans les ISO. En effet, le capteur numérique est composé de photosites. Chaque photosite du capteur numérique va capturer l’intensité de la lumière et définir un pixel. Quand il y a beaucoup de lumière, le photosite n’aura aucun mal à voir de quelle couleur il s’agit et pourra ainsi définir un joli pixel sans trop d’efforts. En revanche quand peu de lumière atteint notre petit (minuscule) photosite, il faudra augmenter la sensibilité ISO ce qui va lui demander de se surpasser.

C’est là que chaque capteur a ses performances en terme d’ISO. En augmentant la sensibilité, il y a indéniablement génération de bruit numérique. Et le bruit, c’est l’un des pires ennemis des photographes. Les fabricants de capteurs travaillent très dur afin de fournir un bon rapport signal/bruit permettant d’aller plus haut dans les ISO tout en conservant une qualité d’image acceptable, ie avec le moins de « grain ».

On parle en général de bruit de chrominance ou de luminance. Le bruit de luminance se manifeste par de petites tâches plus ou moins claires sur des surfaces sombres et unies. Le bruit de chrominance (ou bruit coloré) se manifeste également dans les zones sombres et forme des tâches colorées. Ces parasites détériorent la netteté de l’image qui présente alors du « ‘grain ».

Réduire le bruit

Afin de réduire le bruit à haut ISO, il faut de la lumière (éclairages). Mais je ne veux pas en venir là. Je voudrais surtout faire le point sur la course aux mégapixels qui à mon sens est complètement trompeur. Les vendeurs qui se basent sur la définition en mégapixels du capteur vous mènent en bateau ! La plupart des gens n’ont pas besoin d’une définition allant au delà de 5 mégapixels… à moins que vous n’imprimiez des posters à afficher sur vos murs, sans oublier les gigaoctets de mémoire afin de tout stocker…

La génération de bruit numérique intervient plus facilement sur des capteurs de petite taille ou ayant énormément de définition (haute définition, beaucoup de mégapixels), typiquement les compacts. Chez les pros, certains comme Nikon ont arrêté la course aux pixels en privilégiant les performances en terme d’ISO de leurs capteurs (fabriqués par Sony). D’autres comme Canon ont continué leur progression en terme de définition sur certains types d’appareils (réflex, tout en limitant le bruit grâce à des technologies avancées). Ce dernier fabricant a cependant également régressé en définition comme sur le compact Canon G11 présentant 10 mégapixels contre 14,7 sur la version précédente (Canon G10), au profit d’une image plus propre et mieux restituée.

Si vous souhaitez réduire numériquement le bruit, il existe de nombreuses solutions comme des plugins Photoshop, Photoshop Lightroom (qui embarque nativement un débruiteur), Aperture […] qui marchent plutôt bien comme NoiseNinja ou Dfine de Niksoftware.

Fini la courses aux pixels ?

Les ISO permettent d’augmenter la sensibilité du capteur afin de s’affranchir du flash ou de prendre des photos en faible luminosité. Les performances diffèrent selon les capteurs, et dans tous les cas engendrent la génération de bruit numérique. Ainsi, rester le plus bas possible procurera une photo plus propre, avec moins de grain. Il existe de nombreuses applications sur Mac et PC permettant de réduire le bruit (typiquement des plugins).

Il va de soi d’affirmer que les performances ISO sont un critère de choix avant d’acheter un appareil photo numérique. Les fabricants ont compris que bourrer leurs capteurs de photosites ne permet pas d’avoir une meilleure qualité de photo, bien au contraire. Ainsi, on pourrait s’attendre à une course aux ISO à l’avenir…

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  • H Vinant

    J’aimerais beaucoup trouver un capteur qui couvre la gamme de 5 à 1600 iso. Est-ce possible techniquement ?