Sur la lumière reçu par les capteurs :
Le problème souvent évoqué est de comparer les capacité en faible lumières d'appareils très différents (compacts, bridges, reflex) à tout point de vue : focale, ouverture, taille et type de capteur, stabilisation... et en particulier le regretté FZ50 avec le FZ28, le G1 et les reflex, et le Fuji s100Fs, seul bridge expert restant.
Pour me faire une idée personnelle, j'ai réfléchi sur le sujet, et je propose ici une synthèse de ces réflexions.
Je propose un indice de luminosité appelé ici L : Surface Capteur sur nombre F au carré : cet indice représente la quantité de lumière reçue par le capteur pour une durée d'exposition donnée.
Exemple : (vite fait avec un tableur, pour moi même aussi ; Une légère incertitude figure pour les compacts et bridges, dont les surfaces de capteurs ne sont pas clairement indiquées, mais on été estimées, généralement à moins de 10% près) :
Parmi les compacts :
bon standard : A590Is : 3,7 à 0,83
Très bon : Canon G10 de 6,8 à 2,6
Le meilleur : LX3 : 12.8 (F2) à 6,5 (F2,
;
Bridges : FZ8 : 3,1 à 2,5 ; FZ28 : 3,6 à 1,3 ; FZ50 : 4,8 à 2,8 ; Fuji S100Fs : 7,6 à 1,8 :
Grands capteurs et Reflex :
4/3 et G1 : Zooms standards : 18 (F:3,5) à 7 (F:5,6) ; Autres : 29 à F 2,8, 56 à F2
Aps C Canon : Zooms standards : 28 (F:3,5), 11 (F:5,6) ; Autres 43 (F:2,
104 (F:1,
172 (F:1,4)
APS C Nikon, Pentax Sony... : 30 (F:3,5), 12 (F:5,6) ; Autres 47 (F:2,
114 (F:1,
188 (F:1,4)
FF : Zooms standards 71 (F:3,5), 28 (F:5,6) ; Autres 110 (F:2,
; 267 (F:1,
; 441 (F:1,4)
Influence du temps de pose, et de la stabilisation :
Ce coefficient pourrait être lui-même multiplié par un coefficient de temps de pose, lié à l'efficacité de la stabilisation, pour les prises de vues sans pied. On obtiendrait un indice LT
Pas de stabilisation : coefficient 1
Stabilisation : selon l'efficacité de celle-ci et la focale : 2 (gain d'une ouverture), 4 (gain de 2 ouvertures), 6 (3 ouvertures) voire peut-être 8 (4 ouvertures).
Ce coefficient permet à quelques rares compacts ou bridges bien stabilisés de rattraper des reflex non stabilisés comme les Olympus E410 ou E420 .
A mon avis, il serait judicieux de prendre un facteur 4 pour les stabilisation par déplacement du capteur, et 6 pour les stabilisation par déplacement de l'objectif, dans la mesure ou la focale est assez longue (cf note). Le facteur de gain apporté par la stabilisation semble systématiquement étudié dans les test des reflex numériques de Focus numérique.
Notes : la stabilisation sert surtout pour les longues focales, là ou le flou vient des mouvements du photographe, et bien sûr sans pied. Avec une focale équivalente de 30mm ou moins, le gain est moins net : on peut être facilement à 1/30s sans pieds, et sous 1/15s, le mouvement des êtres et objets animés se verra.
Les focales fixes bon marché à grande ouverture sont rarement stabilisées... ce qui donne alors un avantage aux appareils à stabilisation par déplacement du capteur.
Influence du nombre de pixel :
Un élément très intéressant est la lumière reçue par pixel :
Je propose un indice de correction : P égal à 10/(nombre de mégapixel).
Pour un grand nombre d'APN (Powershot A2000, FZ50, LX3, reflex Olympus, Km, K200D...) cet indice sera égal à 1.
il vaudra 2 pour les 5 Mp, 1,4 pour les 7,1 Mp, 1,25 pour 8 Mp, 1,11 pour 9 Mp
0,9 pour 11 Mp 0,8 pour les 12 Mp, 0,7 pour les 14Mp, 0,66 pou 15 Mp etc...
On en déduit des indices LP et LTP représentant la lumière reçue par pixel.
Limite du système : un capteur brut de 3Mp aura un indice P 4 fois supérieur à un capteur de 12Mp. Mais, avec un traitement, en regroupant les pixels du second 4 par 4, on pourra produire une image lissée de 3Mp approchant la première.
(Si ce n'est pas le cas, on pourrait imaginer des APN à capteur interchangeables,ou multiples, permettant de choisir le capteur en fonction des conditions, comme on le faisant avec la pellicule. Un 12 Mp et un 3Mp formeraient un couple parfait).
Efficacité du capteur, traitement du signal :
Les constructeurs ont fait encore récemment des progrès sur l'efficacité des capteurs, et leur capacité à percevoir une plus forte proportion des photons qui leur arrivent. Ce facteur devrait faire l'objet d'un troisième terme multiplicatif, qui compenserai partiellement l'augmentation du nombre de pixel des capteurs, à taille égale, mais, à ma connaissance, on ne dispose pas de données chiffrées à ce sujet.
On peut le voir au travers d'annonces comme celle-ci :
http://www.focus-numerique.com/news_id-830.html
Il est fort dommage que les fabriquants d'APN ne communiquent pas plus à ce sujet.
Les capteurs de Fuji sont réputés en la matière, mais les autres progressent aussi. Les connaisseurs pourront mettre un coefficient aux différents capteurs, produits par Sony, Canon...
Enfin le traitement du signal peut améliorer les choses, mais jamais sans contreparties. Ce facteur n'est pas non plus pris en compte ici. On peut penser qu'il est constant pour une génération d'appareil, et qu'on peut toujours faire mieux en appliquant un post-traitement aux fichiers raw.
Ce facteur d'efficacité (indice E) (capteur + traitement) doit quand même être pris en compte pour comparer des APN de générations différentes.
Je propose de le fixer à 1 pour pour fin 2008 ; Une baisse annuelle de 8% me semblerait par défaut correspondre au progrès généraux effectué ces dernières années.
Soit : début 2008 : 0,94 fin 2007 : 0,92 début 2007 : 0,88 fin 2006 : 0,85
(certains pourront juger ce facteur un peu faible et l'adapter, en particulier quand on n'utilise pas le format raw).
On en déduit les indices LPE et LTPE représentatifs de la lumière convertie en signal électrique lors d'une prise de photographie par un pixel.
Quelques extraits du tableau réalisé sur tableur :
Parmi les compacts :
bon standard : A590Is : 3,7 à 0,83
Bon :
bon : Canon G10 : LPE : 4,8 à 1,9 LPTE : 29 à 11
Le meilleur : LX3 : LPE : 12.8 (F2) à 6,5 (F2,
; LPTE : 72 à 39
Bridges :
FZ8 : LPE : 3,2 à 2,6, LPTE 19,5 à 16 ;
FZ28 : LPE : 3,8 à 1,35 (environ à 2,3 à 400mm) ; LPTE : 22,8 à 8,1 (environ 13 à 400mm)
FZ50 : LPE : 4,3 à 2,4 ; LPTE : 25,6 à 14,6
Fuji S100Fs : LPE : 6,7 à 1,6 : LPTE 26,7 à 6,4
Grands capteurs et Reflex (exemples)
Panasonic G1 : F:3,5 : LPE : 15,3 LPTE : 92 F:5,6 LPE : 6 LPTE : 36
Olympus E520 : F:3,5 : LPE : 16,9 LPTE : 67,6 F:5,6 LPE : 6,6 LPTE : 26,4
Pentax Km : F:3,5 : LPE : 29 LPTE : 116 F:5,6 LPE : 11,3 LPTE : 45
Canon 450D : F:3,5 : LPE : 23 LPTE : 138 F:5,6 LPE : 9 LPTE : 54
etc...
Ces indices (en particulier T et E) étant approximatifs, les faibles différences ne sont pas significatives.
Les enseignements sont toutefois clairs, et convergent avec tous les indicateurs. Ils correspondent aussi aux observations faites lors des essais.
- A temps de pose égal, le capteur d'un plein format avec un objectif ouvrant à 1,4 recevra plus de 100 fois plus de lumière qu'un compact ou bridge à petit capteur.
Parmi les Bridges, le FZ8 est remarquable, et reste comparable au FZ28 à 400mm, qui dépasse le Fuji F100Fs et approche le FZ50. Le FZ50 apparaît comme le meilleur bridge à 400mm (L = 2,
. La différence entre le FZ50 et le Fuji s'accentue en lui attribuant un facteur 6 pour la stabilisation (donc LT=16,7) , contre 4 pour le Fuji S100fs (stabilisation par déplacement du capteur) ( LT = 7,2). La surprise est que le FZ28 (comme le FZ8 et le FZ18) serait légèrement meilleur à 400 mm que le fuji S100Fs, grâce à son optique plus lumineuse.
Toutefois, le FZ50 reste nettement derrière les premiers reflex stabilisés (E520 L = 7,2 LT = 29) et le surtout le G1 (L=7,2 LT=43). Cette différence ne varie guère en comparant les autres indices (LPE et LTPE)
Pour les courtes focales, le meilleur compact en la matière (le LX3) se détache nettement des concurrent, et approche les premiers reflex stabilisés avec le zoom du simple kit sans les atteindre. Il reste toutefois très limité en focale maximale (60mm)
Le gros gap se situe entre les compacts et bridges et le 4/3 (ou micro 4/3). On gagne ensuite logiquement un peu moins d'une ouverture à passer du format 4/3 au formats APS C et encore un peu plus d'une ouverture supplémentaire à passer au plein format. Le G1 est assez proche des reflex, loin devant tous les compacts et bridges.
Une sélection vraiment lumineuse : un reflex Pentax avec un 50mm F1,4 : L = 188, LT = 753 : lumineux et économique (moins de 1000 € avec un K20D)
Les différents reflex APS C trop sont proches les uns des autres, pour pouvoir être clairement différentiés par ce tableau, sauf à pouvoir affiner l'évaluation des facteurs E et T.
Pour les techniciens du forum :
Données techniques de base :
Surface du capteur : pour un ratio 4/3, il peut se calculer par : 890/(facteur multiplicateur au carré)
Résultats :
Petits capteurs compacts : 1/ 2,5'' : 25mm2 ; 1/ 2,3'' : 28mm2
FZ50 : 40mm2 ; Lx3 : env 50mm2 ; ; Canon ; Fuji s100FS ou f100Fd : 57mm2
reflex Olympus et G1 : 225 mm2 ; Canon 338mm2 ; APsC 369 mm2 ; FF : 864mm2
explications techniques
En comparant à focale réelle égale :
Un 70 mm réel F:3,5 ouvre à 20 mm, quelque soit la taille du capteur ;
La même quantité de lumière passe à travers cet objectif.
Mais la lumière reçue par le capteur est proportionnelle à la taille de celui-ci.
En effet, Si la surface du capteur ce double (quadruple), l'angle solide double (quadruple), et la quantité de lumière reçue par ce dernier double (quadruple) aussi. Une plus grande partie de la lumière est perdue sur l'APN à plus petit capteur, pour qui la focale équivalente, proportionnelle au carré de l'angle solide, sera plus longue.
En comparant à angle solide constant (focale équivalente 24x36 constante) ce qui est fait ici
Exemple :
Un 70 mm F:3,5 aura un diamètre d'ouverture de 20 mm (surface 314 mm 2)
Avec un facteur multiplicatif 2, il sera équivalent à un 140mm FF
un 140mm F:3,5 aura un diamètre d'ouverture de 40 mm (surface 1256 mm 2) : la quantité de lumière qu'il fera aura quadruplé.
L'angle solide étant le même dans les deux cas (F a été défini de façon à ce qu'il ne dépende que de F). La proportion de lumière entrante se retrouvant sur le capteur est la même.
La quantité de lumière se retrouvant sur le capteur à quadruplé, proportionnellement à la taille du capteur (dans la mesure ou les ratios longueur/ largeur restent les mêmes ; légère différence sinon).
Note : on voit aussi pourquoi il est facile d'afficher de grandes ouvertures et de longues focales sur des zooms à petit capteur : l'ouverture F:3,1 à 432 mm (soit 72mm réels) sur le FZ8 ne représente que 23 mm de diamètre.
Je peux aussi fournir le fichier du tableur, mais je ne sais pas comment le joindre.
Commentaires, compléments... bienvenus.
Jeu 27 Nov 2008 - 17:01
Super topic ; belle analyse derrière un tableur, Daniel sait où il va avant son achat ; Satjc, tu as le recul maintenant 
Very Nice Mejnour ; 
This link seems to me like for calibration screens with all these colours, don't you seem :lol1: 
Attention Mejnour, je pense que tu auras compris que j'ai pas voulu jouer au pédant en ressortant ce topic ; il se trouve qu'il y a de la richesse laissée dans le fond de la base de données du forum qui peut ouvrir l'esprit, autrement ; bref, il y en a pour tous les goûts ; c'est à cause de Stajc et de son G1 ; sa plage de focale me laisse dubitatif sur la luminosité à l'arrivée 
:heink: 
