l’augmentation ISO du capteur en détail

l’augmentation ISO du capteur en détail
l’augmentation ISO du capteur en détail

Tout nouveau, le Nikon Z6 III fraîchement annoncé est arrivé au laboratoire NumériqueIl faudra certainement patienter un peu (patience !) pour un test complet, mais nous avons déjà réchauffé le nouveau capteur 24×36 de 24,4 Mpx face à notre fameuse mire.

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Un capteur qui a son importance dans l’équation puisque Nikon le présente comme le premier capteur »partiellement multicouche« . Ici, un petit point technique s’impose. La formule de Nikon – dont les traductions internes sont toujours un peu confuses ! – correspond à ce qu’on appelle dans le jargon un capteur empilé.

© Adrian BRANCO for Les Numériques

Industrialisé par Sony, premier dans les petits capteurs pour smartphones, l’empilement de plusieurs couches d’électronique permet de déplacer les circuits, notamment les convertisseurs analogique-numérique (convertisseurs A/N), non pas à côté du sous-pixel coloré, mais en dessous.

Structure d’un capteur CMOS entièrement empilé : déplacer les circuits logiques sous les pixels permet de mieux isoler les signaux, améliore les rendements de production et offre plus de surface et donc plus de puissance de calcul et/ou de mémoire. Le défi est d’ajuster les composants au dixième de nanomètre près !

© Groupe Sony Semiconductor Solutions

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Cela présente plusieurs avantages. La première consiste à limiter la pollution électromagnétique autour de la photodiode en déplaçant le circuit vers une autre couche. L’autre est l’espace supplémentaire que cela procure pour les circuits : avec un design classique, la surface est très limitée. En profitant de sa propre couche dédiée pour les composants (convertisseurs, mais aussi mémoire), le concepteur de capteurs peut bénéficier d’une puissance de traitement accrue et d’un surplus de mémoire de stockage d’informations, tout en poussant plus haut les fréquences de lecture.

Image marketing du capteur CMOS du Nikon Z6 III. Notez les deux barres horizontales en haut et en bas de la surface photosensible, qui sont les circuits logiques ajoutés pour améliorer la vitesse de lecture.

©Nikon

Cette conception de capteur est plus coûteuse car l’électronique doit souvent être conçue sur une autre plaquette de silicium et collée avec une grande précision derrière la partie photosensible. Pour limiter l’augmentation des coûts, Nikon a placé les composants supplémentaires non pas sous ses pixels, mais à côté de la partie photosensible, sur la face avant du capteur, à l’extérieur du cercle d’image.

© Adrian BRANCO for Les Numériques

D’une part, la quantité de circuits à ajouter est moindre qu’avec un capteur véritablement empilé, d’autre part, le positionnement nécessite moins de précision — dans le cas d’un capteur véritablement empilé, chaque pixel est connecté à un convertisseur dédié ! Si les valeurs de burst seront évaluées sur le terrain, la question était donc de savoir si cette conception avait un effet sur l’augmentation des hautes sensibilités.

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Pas à 1600 et 6400 ISO

Nous avons comparé sa montée en ISO avec deux concurrents directs : le Sony Alpha A7 IV et le Canon EOS R6 Mark II. Le premier dispose d’un capteur de 30 Mpx, l’autre de 24 Mpx. Et leur positionnement dans la gamme et leur prix au lancement sont proches.

Ce que l’on remarque tout de suite, c’est l’intensité du lissage au niveau de 1600 ISO. Si les détails sont parfaitement préservés jusqu’à 800 ISO, on remarque que la qualité d’image se dégrade sur le Nikon Z6 III. Une perte de précision est également présente avec le Canon EOS R6 Mark II, mais un peu moins importante. Quant au Sony A7 Mark IV, il se paie le triple luxe de pousser ce niveau à 3200 ISO, avec moins de perte de précision et une définition plus élevée.

À mesure que la sensibilité augmente, la qualité du Nikon se dégrade progressivement, comme celle du Sony. L’exception étant Canon qui, bien que généralement moins précis à des valeurs ISO inférieures, propose la dégradation la plus régulière jusqu’à 51 200 ISO. Au-delà de ça, on se retrouve face à des aquarelles pixellisées pour tous les protagonistes.

Bien qu’il ne s’agisse que d’un premier cliché test, on peut cependant soupçonner une chose dans le capteur Nikon Z6 III : sa vitesse de lecture très élevée semble avoir un impact sur sa qualité d’image. Avec une rafale brute allant jusqu’à 20 ips et des rafales jpeg de 30 à 120 ips, le Z6 III cible les photographes de sport et d’action. Cependant, comme on l’a vu sur les capteurs ultra rapides, notamment le capteur global obturateur du Sony A9 Mark III, la vitesse de lecture très élevée nécessite une électronique (convertisseurs A/D, etc.) qui consomme de l’énergie et génère plus d’interférences – et donc du bruit numérique – que des capteurs plus lents. Le circuit double ISO de Nikon permet de limiter les dommages et offre une bonne qualité d’image jusqu’à 6 400 ISO.

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Notez ici qu’il s’agit d’une évaluation de la qualité de compression jpeg par défaut. Il faudra également évaluer ce que produisent les fichiers bruts lorsqu’ils sont manipulés par un logiciel de dématriçage. Et déterminer, à ce moment-là, les valeurs limites acceptables en termes de qualité d’image – les algorithmes modernes de réduction du bruit font désormais un travail étonnant.

Le caméra Nikon fait mouche

© Adrian BRANCO for Les Numériques

S’il faudra attendre le test pour avoir un avis définitif sur la carrosserie, un premier passage en laboratoire et quelques manipulations permettent de faire une première évaluation… assez subjective. Si l’ADN nature et sportif de Nikon fait que les grands boîtiers comme les Z9 et Z8 prennent tout leur sens avec les longues focales de qualité que l’entreprise commercialise, il n’en reste pas moins qu’ils sont encombrants et lourds.

© Adrian BRANCO for Les Numériques

S’il n’a pas la compacité de certains appareils, notamment l’A7C II/R de Sony, le Z6 III est néanmoins plus compact, plus léger et plus maniable que ses grands frères, tout en conservant une excellente impression de robustesse et de fiabilité. Un sentiment que Nikon avait conceptualisé avec le mot-valise caméramanisme. UN caméramanisme ce qui permet au Z6 III de se démarquer réellement de la concurrence de Sony et Nikon, sans avoir à payer un prix trop élevé en termes de poids et d’encombrement. On sent ici le savoir-faire ergonomique des ingénieurs boîtiers de la marque !

© Adrian BRANCO for Les Numériques

On regrette cependant que Nikon ne propose pas beaucoup d’objectifs compacts. En effet, son 40 mm f/2.0 n’offre pas une qualité d’image exceptionnelle. Et au contraireson Nikkor Z 50mm f/1.8 S est peut-être très bon, mais il est un peu encombrant avec son canon de 8,7 cm.

Et la suite du test ? Outre les sorties sur le terrain et autres mesures AF, il faudra attendre que M. et Mme Adobe intègrent le support des fichiers bruts au sein de CameraRAW. Il faudra au moins cela pour évaluer la qualité d’image de ce singulier capteur, partiellement empilé…

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