6 questions et réponses sur l'obturateur global de Sony

Le Sony Alpha 9 III fait sensation dans le monde de la photographie. Il est le premier appareil photo CMOS plein format à être équipé d'un obturateur global. Mais qu'est-ce que cela signifie au juste ? Quel est son intérêt et que signifie-t-il pour l'avenir ? Voici les réponses aux six questions les plus pressantes.

Appareil photo

Sony Alpha 9 III

24.60 Mpx, Plein format

18

Appareil photo

Sony Alpha 9 III

24.60 Mpx, Plein format

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1. qu'est-ce qu'un Global Shutter?

Global Shutter se traduit par "obturateur global". C'est un procédé qui lit simultanément tous les pixels du capteur de l'appareil photo. Le terme "obturateur" est en fait un anachronisme, mais il est important pour la compréhension:

Les appareils photo classiques ont un obturateur mécanique à fente. Il s'ouvre, puis la lumière tombe sur un film analogique ou un capteur numérique. Après un certain temps, il se referme. Il le fait avec deux rideaux d'obturateur, le second chassant le premier. Avec des vitesses d'obturation rapides, un obturateur à fente n'expose jamais le capteur entier. Le deuxième rideau d'obturateur commence à recouvrir le capteur avant cela.

Une alternative moderne à l'obturateur mécanique est l'obturateur électronique. Ici, le capteur est physiquement exposé en permanence. Si vous appuyez sur le déclencheur, l'appareil photo lit simplement l'image à ce moment-là et l'enregistre. Les capteurs CMOS précédents le font ligne par ligne. La rangée supérieure de pixels est lue en premier, la rangée inférieure en dernier. Cela prend un certain temps - qui varie selon le capteur. Par exemple, le Sony Alpha 7R V avec capteur rétro-éclairé de 61 mégapixels prend environ 1/30 de seconde. Le Nikon Z 8 à capteur empilé et 45 mégapixels ne nécessite que 1/270 de seconde.

Le nouveau Sony Alpha 9 III est le premier à faire les choses complètement différemment. Il active immédiatement et complètement le capteur et lit tous les pixels en même temps. C'est une avancée technologique majeure.

2. quels sont les avantages?

Le Global Shutter élimine plusieurs problèmes auxquels sont confrontés les autres systèmes d'obturation et ouvre de nouvelles possibilités :

• Pas de distorsion: Pendant le temps nécessaire aux capteurs classiques pour capturer l'image ligne par ligne, le contenu de l'image peut changer. C'est un problème pour les mouvements rapides : un club de golf en plein élan va relativement loin en une fraction de seconde. Au moment où la ligne supérieure du capteur est exposée ou lue, il se trouve à un endroit différent de celui de la dernière ligne. Il sera donc courbé sur la photo. Avec Global Shutter, il reste droit.

Existe-t-il des distorsions avec un obturateur mécanique ?

Oui, en théorie. Un obturateur mécanique classique fonctionne à des vitesses d'obturation élevées selon le même principe que la lecture ligne par ligne du capteur : la lumière n'apparaît pas partout en même temps, mais n'est admise que par la fente qui se déplace de haut en bas. Mais comme un obturateur mécanique n'a besoin que d'environ 1/400 de seconde pour cela, la distorsion est minime et n'est visible que dans des cas extrêmes. Seul le coûteux obturateur mécanique central ne présente pas ce problème. L'obturateur global est son équivalent électronique.

• Pas de banding: Les sources lumineuses LED posent des problèmes similaires à ceux des mouvements rapides avec les capteurs traditionnels. Elles n'éclairent pas de manière constante, mais scintillent à haute fréquence. Avec les systèmes d'obturation traditionnels, cela entraîne un "banding" en raison du long temps de lecture : L'image est exposée différemment par bandes. Avec l'obturateur global, cela ne se produit plus. L'exposition entre différentes images peut continuer à varier à des vitesses d'obturation rapides.

• Vitesse de prise de vue en continu plus élevée: Comme la limite de la vitesse de lecture est supprimée, l'obturateur global permet des vitesses de prise de vue en continu extrêmement élevées. Le goulot d'étranglement est maintenant le processeur qui doit traiter les images. Le Sony Alpha 9 III est capable de prendre 120 images par seconde au format RAW. Un saut quantique par rapport aux appareils précédents.
• Une meilleure synchronisation du flash: Avec un obturateur mécanique, vous ne pouvez généralement synchroniser un flash que jusqu'à 1/200e de seconde. Avec des temps d'exposition plus courts, le capteur entier n'est jamais exposé, mais seulement une fente. Le flash n'a pas l'occasion d'exposer la totalité de l'image. Avec l'obturateur électronique normal, c'est le contraire : le temps de déclenchement du flash est plus court que la vitesse de lecture du capteur. Même ainsi, l'image n'est pas exposée uniformément par le flash. Avec le Global Shutter, ces problèmes disparaissent. En théorie, un flash peut être synchronisé avec le Sony Alpha 9 III jusqu'à 1/80 000 de seconde.

3. à qui cela profite-t-il ?

Dans la pratique, les avantages de l'obturateur global sont surtout perceptibles dans trois applications:

• Photographie sportive: La vitesse de prise de vue en rafale élevée est parfaite pour saisir exactement le bon moment. Les images ne sont plus déformées, même lors des mouvements les plus rapides.
• Vidéo: L'effet de rolling shutter est également complètement éliminé dans les vidéos. Dans les panoramiques, les lignes verticales restent droites.
• Flash sur site: Si vous souhaitez utiliser le flash contre la lumière ambiante, vous profitez énormément des vitesses de synchronisation élevées possibles. Si vous augmentez votre vitesse d'obturation, par exemple de 1/200 à 1/1000 de seconde, la lumière ambiante exposera l'image 80 pour cent de moins. En revanche, la puissance du flash ne change pas (j'aborderai les restrictions plus loin). Vous pouvez ainsi assombrir l'arrière-plan avec des flashes moins puissants. Et vous pouvez utiliser des diaphragmes ouverts en plein soleil sans avoir besoin de modes de flash à haute vitesse qui entraînent des pertes.

A part cela, le Global Shutter rendra à l'avenir un obturateur mécanique superflu. Un composant complexe disparaît donc. Les appareils photo pourraient être conçus de manière plus compacte - et moins chère. Le deuxième effet ne devrait toutefois se produire qu'à long terme. Comme toute nouvelle technologie, le Global Shutter restera cher pendant quelques années encore.

La grande vitesse de prise de vue en continu ouvre également la porte à la combinaison de plusieurs prises de vue en une seule image. Sony propose déjà un tel "RAW composite" dans son nouvel appareil photo. Vous pouvez ainsi combiner de 4 à 32 images en une seule, ce qui devrait réduire le bruit. Selon Sony, cela fonctionne également avec des prises de vue à main levée. Toutefois, l'image n'est pas combinée dans l'appareil photo, mais seulement dans un logiciel sur l'ordinateur. Apparemment, la puce de l'appareil photo n'a pas la puissance de calcul nécessaire. D'autres améliorations numériques de l'image sont envisageables à l'avenir. Par exemple, une plus grande plage dynamique en combinant plusieurs expositions.

Aujourd'hui, malgré les avantages de l'obturateur global, le Sony Alpha 9 III n'intéresse qu'un public très restreint. Si vous ne photographiez pas de sports rapides, vous n'avez probablement jamais eu de problème de distorsion d'image. Même la photographie animalière ne profite guère de l'obturateur global. En filmant, des effets de rolling shutter apparaissent régulièrement avec des capteurs normaux, mais ils sont de toute façon bien contrôlés avec les nouveaux appareils. Et si vous n'utilisez pas le flash à l'extérieur, mais en studio, vous n'avez pratiquement jamais besoin de vitesses d'obturation rapides.

4. puis-je vraiment synchroniser mon flash avec n'importe quelle vitesse d'obturation ?

Oui, mais à moins de 1/1000e de seconde, vous n'en tirerez pas grand chose. Sony annonce pour l'Alpha 9 III des vitesses de synchronisation allant jusqu'à 1/80 000 de seconde. C'est certes possible, mais cela n'a aucun sens. Avec des vitesses d'obturation très rapides, le flash devient un goulot d'étranglement. En effet, un tube flash a également besoin d'un certain temps pour émettre sa lumière. C'est ce qu'on appelle le temps de déclenchement. Si l'obturateur global expose le capteur plus rapidement que ce temps de combustion, il n'absorbe plus du tout une partie de la lumière du flash. Comme pour un éclairage continu.

Voici une petite plongée en profondeur si vous voulez savoir exactement quelle est la durée typique d'un temps de pose et ce que signifient les indications. Si vous ne vous en souciez pas, vous pouvez faire défiler jusqu'au point suivant.

L'intensité lumineuse d'un tube flash n'est pas linéaire, c'est une courbe qui augmente rapidement et diminue lentement. Plus vous réglez l'intensité du flash, plus le temps d'extinction est long. Il est exprimé en "T.5" ou "T.1". T.5 désigne le temps pendant lequel le flash brille à plus de 50 pour cent d'intensité. T.1 désigne le temps pendant lequel il éclaire avec plus de 10 pour cent d'intensité.

Pour que vous puissiez estimer à partir de quelle vitesse d'obturation un obturateur global ne capte plus toute la lumière, T.1 serait la donnée pertinente. T.5 est trompeur, car à ce moment-là, le flash n'a généralement émis que 60 pour cent de sa lumière. Malheureusement, de nombreux fabricants n'indiquent que T.5 parce que cela semble mieux. Maintenant que vous êtes armé de ces connaissances, voici quelques exemples:

Comme vous pouvez le constater, le temps d'exposition T.1 de la plupart des flashes à pleine puissance est d'un peu plus de 1/300 de seconde. Même si vous acceptez une perte de lumière d'environ 40 pour cent, vous ne pouvez guère faire mieux que 1/1000 de seconde. Des vitesses d'obturation plus rapides n'ont de sens que si vous ne réglez pas le flash à pleine puissance - mais dans ce cas, vous n'aurez pas d'avantage supplémentaire dans la lutte contre le soleil.

5. quels sont les inconvénients?

Un capteur à obturateur global nécessite un nombre extrêmement élevé de circuits dans un espace restreint. En effet, les signaux doivent être transmis simultanément par tous les pixels. Cela n'est possible que dans un capteur empilé. Dans ce cas, les photodiodes et les circuits ne sont pas placés sur le même plan, mais les uns derrière les autres. Dans un capteur traditionnel, l'espace serait sans doute trop restreint.

Cette conception est tout d'abord coûteuse. C'était déjà le cas avec les capteurs empilés normaux. Avec un système d'obturateur global supplémentaire, ils sont encore plus difficiles à fabriquer. Ce n'est pas pour rien que Sony a mis autant de temps à les développer. Deuxièmement, la complexité pourrait avoir un impact négatif sur la qualité de l'image:

• Moins de plage dynamique
• Plus de bruit sur l'image
• Une résolution plus faible

Sony affirme que le Global Shutter n'entraîne pas de baisse de la qualité d'image dans l'Alpha 9 III. Cela ne pourra être vérifié qu'avec des appareils photo finaux et des images RAW. Lors du premier test pratique avec un modèle de présérie, je n'ai en tout cas rien remarqué de négatif en termes de bruit ou de plage dynamique.

La résolution du Sony Alpha 9 III est de 24 mégapixels, ce qui est probablement la limite de la technologie de fabrication actuelle. Plus de pixels signifieraient encore plus de circuits.

6. où cela se produira-t-il à l'avenir?

La prochaine caméra qui pourrait être concernée est la Canon EOS R1 - également un produit phare de la photographie sportive. Canon est le seul fabricant, avec Sony et Fujifilm, à fabriquer ses propres capteurs.

Il est impossible de savoir à quelle vitesse Sony transmettra sa technologie à d'autres marques. Le groupe fournit des capteurs à presque toute l'industrie : Nikon, Fujifilm (GFX), Hasselblad, Olympus, Apple. Tôt ou tard, l'obturateur global devrait donc faire son entrée dans d'autres appareils photo haut de gamme. Il faudra probablement plus de temps avant qu'il n'arrive dans les appareils photo de milieu de gamme. Même les capteurs empilés normaux sont encore réservés aux produits phares. Les seules exceptions à ce jour sont l'OM System OM-1 et le Fujifilm X-H2S. Tous deux dans des formats plus petits.

Un obturateur global aurait-il également un sens dans les smartphones ? En théorie, oui. Jusqu'à présent, ils lisaient eux aussi leurs capteurs ligne par ligne. Mais les capteurs sont très petits. 1 pouce (ce qui signifie en réalité une diagonale de 0,63 pouce) est le maximum. La vitesse de lecture est donc très élevée. L'iPhone 15 Pro, par exemple, peut atteindre 1/200e de seconde.

Donc, dans la pratique, l'effet de rolling shutter n'est un problème que dans des situations extrêmes. Un peu comme avec les capteurs empilés du Sony Alpha 1 (1/240 s) ou du Nikon Z 8 (1/270 s). Contrairement aux grands appareils photo, un smartphone ne se trouvera pratiquement jamais dans des situations où une distorsion est visible. De même, il n'a généralement pas besoin de se synchroniser avec les flashs.