Après les annonces de cet été et de l’automne (avant et pendant la Photokina), il y a deux marques pour lesquelles il reste d’importantes questions. C’est Sony et Nikon. Alors que les deux compères nous avaient habitués à travailler très parallèlement à partir des capteurs de Sony, voici que leurs annonces propres en matière d’appareils photo reflex numériques à capteur 24×36 Full Frame sont franchement divergentes : un Sony Alpha 900 qui pousse la résolution au record (24,6 MP) et un Nikon D700 qui limite la résolution en faveur d’une sensibilité maximale (12 MP).

Le bruit court actuellement que Nikon aurait refusé tout net le capteur proposé par Sony (utilisé sur l’Alpha 900) pour des raisons de qualité d’image. Cela ne semble pas franchement justifié au vu du niveau atteint par Sony, mais pourquoi pas ? Après tout, Nikon avait bien obtenu une version spéciale du capteur de l’Alpha 700 pour faire son Nikon D300…

Alors quoi ?

Ce n’est probablement pas très difficile à deviner. Nikon est en train de préparer un appareil photo reflex Full Frame très haute résolution (le Nikon D800 de la rumeur ou le D4 que l’on nous promet pour Noël ?) et Sony va nous offrir une version basse résolution de l’Alpha 900 (très certainement nommé Alpha 800). Ces mouvements opposés seront donc très complémentaires.

Dans les deux cas, il faut prévoir que  Canon ne sera pas obligé de participer à la course. Autour de leur EOS 5D Mk II (et des fins de série de l’EOS 5D, à prix bradé), il y a encore assez pour tenir un moment, mais il faudra sortir une riposte en 2009, de préférence avant l’été.

La première chose à savoir est que la diffraction lumineuse est un phénomène très général et parfaitement naturel. Cela fait longtemps que les scientifiques ont remarqué que -d’un côte- les rayons lumineux sont détournés légèrement quand ils passent dans un orifice très étroit et -d’un autre côté- deux rayons lumineux peuvent interagir l’un avec l’autre à condition d’avoir des chemins très proches ou parallèles. C’est même un élément que l’on retrouve à de nombreux niveaux dans la physique quantique. Quand on combine ces deux phénomènes, on constate que la lumière qui passe par un petit espace (comme celui du diaphragme d’un objectif photographique) que l’on obtient non plus un joli point lumineux bien détaillé, mais une zone circulaire irrégulière que l’on appelle en général une tache d’Airy (similaire à la figure circulaire ci-contre).

En fait, la taille de la tache d’Airy est parfaitement calculable et ne dépend que de l’ouverture du diaphragme par lequel passe la lumière.

Comme tout cela n’intervient qu’à des échelles microscopiques, on pourrait penser que cela n’a pas d’importance. Mais il y a une difficulté supplémentaire pour le photographe numérique : les capteurs d’images sont bel et bien des objets qui travaillent à ces échelles. Par exemple, voici quelques tailles de pixels sur des capteurs courants :

• Capteur APS-C (rapport 1:1,5 / reflex Sony) de 6 méga-pixels : 8 µm
• Capteur APS-C (rapport 1:1,6 / reflex Canon) de 8 méga-pixels : 6,5 µm
• Capteur APS-C (rapport 1:1,6 / reflex Canon) de 12 méga-pixels : 5,3 µm
• Capteur Full Frame de 12 méga-pixels (Canon 5D) : 8,5 µm
• Capteur Full Frame de 24 méga-pixels (Sony Alpha 900) : 6 µm
• Capteur 1/2,5″ de 8,2 méga-pixels (compact HP Photosmart R937) : 1,7 µm

Comme vous pouvez le voir, tous les appareils photo ne sont pas nés égaux. A nombre égal de pixels, les capteurs Full Frame ont des pixels notablement plus grands que leurs collègues APS-C meilleur marché et ceux des appareils compacts passent directement dans une catégorie en dessous. Mais je n’ose même pas parler des appareils photo intégrés dans les téléphones portables qui vont aux limites de la technologie pour faire des petits capteurs (et des petits pixels).

Quand vous comparez les valeurs de la table de taille des cercles d’Airy et la taille des pixels de votre appareil photo, vous comprenez mieux pourquoi fermer le diaphragme de votre super-objectif n’arrive pas à produire des images super-croustillantes sur votre appareil tout neuf à 12 méga-pixels : un reflex Canon de 12 méga-pixels bute sur la taille de la tache d’Airy dès que vous fermez vers f/5.6 ; les images ne sont pas immédiatement mauvaise, mais les pixels ne sont pas utilisés au mieux. Et souvent, vous ne faites guère mieux qu’avec un appareil de la génération précédente.

Un bon traitement d’image permet de compenser en partie ce problème (comme le phénomène est très prévisible, il est relativement facile à un logiciel de le contrer), mais il y a aussi des limites à ce que peut le firmware de nos appareils. La situation est proprement désespérante avec les tout petits capteurs des appareils compacts et des téléphones. Plus de pixels ne leur servent vraiment à rien en dehors de remplir les cartes Flash.

A l’opposé, les fabricants d’appareils photo se dirigent fermement vers des capteurs plus grands (les capteurs Full Frame) pour compenser ces problèmes. Cela explique la course actuelle vers le Full Frame que l’on observe chez Canon, Nikon, Sony et les autres malgré le coût encore prohibitif des énormes morceaux de silicium qu’il faut pour réaliser le coeur de ces appareils photo.

Bien sûr, cela ne vous interdit pas de fermer le diaphragme pour améliorer la profondeur de champ de votre image, mais retenez les ordres de grandeur des diaphragmes-limites de votre appareil pour ne pas être surpris par la montée de la diffraction sur certaines de vos images.

Information complémentaire :

• Diffraction & photography, sur Cambridge in color,
• Tache d’Airy, sur Wikipedia.

L’arrivée du Nikon D700 avec un capteur Full Frame de plus faible résolution que les hauts de gamme comme le Nikon D3 (ou le Sony Alpha 900) a fait murmuer que peut-être (et il faut insister sur ce mot : peut-être) Nikon et Sony viendrait à partager un capteur Full Frame de 12-16 millions de pixels. Nikon lancerait un Nikon D700 et Sony lancerait un Sony Alpha 800 similaire parfois surnommé « flagcheap » (« flagship » désignant le vaisseau amiral de Sony, l’Alpha 900, « flag-cheap » est un jeu de mot s’appuyant sur « cheap« , « bon marché » en anglais, pour un appareil photo moins cher que le flagship).

Impossible de dire si cela relève de la moindre réalité. Assurément, il y manque de la substance. Mais, l’absence d’information récente provenant de Sony à propos de son haut de gamme (après les infos distillées depuis un an), surtout en ce qui concerne le prix du Sony Alpha 900 fait bouillir les esprits. La logique de la compétition et du marketing pourrait en venir à justifier de combler un trou de la gamme avec un Alpha 800. Et il est déjà arrivé à Sony de laisser filtrer des infos qui cachaient l’arrivée de plusieurs produits simultanément (voir les Alpha 300/350, par exemple).

Comme vous pouvez le remarquer, il faut s’attendre à ce que le Sony Alpha 900 cible les prix les plus bas malgré son capteur 24MP (ou alors, il aura un petit frère Alpha 800, alors que l’Alpha 900 viserait un prix un peu plus élevé). Mais l’actuel Canon EOS 5D semble bien être une superbe affaire aux prix actuels (tant qu’il y en aura en stock).

Nikon Rumours a affirmé la semaine dernière que le Nikon D700 (ou D700 FX) serait lancé à un prix inférieur à 3000$. On a dit que le Canon EOS 5D MkII arriverait autour de 3500$, mais le Canon EOS 5D est déjà vendu à un prix inférieur à 2000$ dès aujourd’hui. Et le Nikon D3 (d’une ancienne génération, déjà) est encore à peu près à 5000$, à l’exception de quelques petites boutiques à la réputation un peu brumeuse.

Même si on ne prend pas complètement en compte les performances exactes de chacun, je suis obligé de dire que Sony devra se positionner dans cet environnement autour de 2000$ qui est le prix que Canon pourrait imposer. Ainsi souvenons-nous qu’il y a un beau groupe d’amateurs enthousiastes qui sont prêts à payer sensiblement plus que l’habituel 600$-1500$ d’un appareil reflex, mais que la compétition est vraiment ouverte cette année pour s’emparer du marché du Full Frame pour les masses.

Votre estimation vaut la mienne, mais je dirais que la tendance pointe vers le bas (notez comment Canon laisse couler le prix du EOS 5D sur sa fin de vie). Un appareil souhaitant se positionner dans le haut de la fourchette pour le Full Frame pourra sans doute viser vers 2500$ (j’imagine le Canon EOS 5D MkII ou un toujours possible Canon EOS 6D dans ces eaux là, sans compter un possible Nikon D3x en 2009 à des prix tout à fait stratosphériques), mais un produit qui vise un large public devra se tenir autour de 2000$ et préparer un prix de vente réel (dans la rue) en dessous de cette barre (cela pourrait être le cas du Nikon D700 -dont le nom fait plutôt référence au D300 qu’à la famille franchement pro des D3/D3x- et du Sony Alpha 900).

Et c’est une sacrée bonne question à se poser. Nous allons voir que la réponse court parallèlement à certains commentaires concernant la haute résolution des capteurs. Ce sont souvent les mêmes qui ont remarqué que la résolution extrême n’était pas une fin en soi (malgré les discours en ce sens chez presque toutes les marques du marché) qui ont aussi compris que passer au Full Frame était sans doute une décision importante pour le photographe numérique attentif.

Full Frame ? Quésaco ?

Tout d’abord, de quoi parle-t-on ? Précisément ! La plupart des appareils photo reflex utilisent un capteur dont la taille est à peu près la moitié de la surface d’une (vieille ?) diapositive habituelle en 35mm. On parle alors de capteurs APS-C parce qu’ils ont à peu près la taille de cet autre (moins vieux ?) standard de la photo analogique. Comme tant et tant de photographes sont venus à la photo avec les films 35mm, on a tendance à tout leur comparer.

Ces petits capteurs d’image sont utilisés par les fabricants parce que plus le chip de silicium est petit, meilleur marché il est. C’est ainsi pourquoi les téléphones photo utilisent des capteurs absolument minuscules (parfois seulement de quelques millimètres de côté).

Les capteurs Full Frame sont ceux qui ont presque exactement la taille du film 35mm de référence : 24mm par 36mm. Selon les normes des fondeurs de silicium, cela a longtemps représenté une taille ridiculement grosse pour de la production de masse mais le progrès technologique étant ce qu’il est (bonjour, la loi de Moore !) cela devient maintenant accessible. Alors, pourquoi pas ?

Avantages du FF

Le premier est que si vous vous fixez un nombre fixe de pixels (disons 10 millions pour un seul capteur), plus le capteur est gros, plus sont grands les pixels sensibles individuels. Et cela a presque tous les avantages.

En étant gros, le pixel est aussi plus sensible (il peut recueillir plus de photon au même moment). Il y a alors moins besoin de faire appel aux mathématiques et à l’algorithmique pour rattraper les situations à basse luminosité. Le capteur ramasse directement suffisamment de lumière pour compenser les conditions de faible éclairement et l’image souffre moins du bruit. Un peu comme quand on pousse le volume de la radio pour masquer le bruit de fond d’une conversation gênante. Ces grands pixels poussent le volume naturellement.

Et quand on parle de bruit, on parle vraiment de problèmes. Quand on utilise les gros ISO (gros zizos, ou sensibilité poussée) et/ou des appareils de basse qualité (comprendre les « petits capteurs » comme sur les appareils compacts ou les téléphones), on passe son temps à avoir des images tristounettes, couvertes de petites tâches légèrement colorées ou sans aucun détail parce que le fabricant a décidé de masquer le problème en forçant sur les algorithmes de « nettoyage » qui lissent les détails.

En parallèle, si vos pixels sont grands, larges et collectent plein de photons, il est infiniment plus facile pour l’électronique de découper cela en tranches plus fines : vous obtenez une meilleure dynamique. Cela veut dire que vous trouverez davantage de détails dans les zones d’ombre et que vous pourrez plus facilement éviter les grands à-plats blancs qui bavent dans les zones lumineuses. C’est bon pour vos photos.

Mais il y a aussi encore plus subtil, mais important. Combien de photographes faisant le chemin de l’analogique (le film) au numérique (la carte-mémoire) ont immédiatement remarqué que l’oeilleton de leur reflex dans lequel on regarde est devenu ridiculement petit et étriqué : tout y semble compressé et sombre. Comme il reproduit à peu près exactement l’image du film ou du capteur, quand le capteur s’est trouvé plus petit que le film 35mm, que croyez-vous qu’il advint ? Le viseur a réduit aussi (sauf sur des appareils de haut de gamme). C’est inconfortable. Mais si votre capteur est un Full Frame, tout devient plus facile pour le fabricant de l’appareil et l’image, n’ayant plus à être autant agrandie pour votre oeil, semble naturellement plus belle et la visée plus facile.

Un argument plus techniquement ardu intervient aussi alors que le nombre de pixels augmente régulièrement. Quand nous avions un capteur APS-C, personne ne le remarquait, mais avec 10, 12, 14 millions de pixels on commence à noter que la croissance des pixels n’apporte pas toujours autant de qualité que l’on l’espérait. Une des raisons est que la diffraction de la lumière est en train de devenir un problème quand on ferme le diaphragme. Les pixels sont si petits à f/22 ou f/16 que le cercle de dispersion de la lumière peut être plus large qu’un pixel (ou au moins perceptible à l’échelle d’un pixel).

Les fabricants (et les photographes vraiment férus de techniques ou attentifs) comprennent maintenant que s’ils continuent à réclamer plus de pixels, ils doivent -tout d’abord- acheter des objectifs de super qualité (ça coûte des vrais Zeuros) et -ensuite- disposer de plus gros pixels. 20 million de pixels sur un capteur APS-C ne seront sans doute jamais significativement meilleurs que 10 ou 12 millions d’entre eux. Pour avoir plus de pixels, il faut grossir le capteur, donc passer par le Full Frame ! Il vous offre plus de vrais pixels et une gamme de diaphragme utilisable plus étendue : dans la plupart des cas, on décide qu’autour de 12 millions de pixels pour un capteur APS-C, fermer à plus de f/16 est simplement prendre des risques avec la qualité de son image.

Remarque : cela explique pourquoi d’innombrables petits appareils photo et téléphones produisent vraiment des images très moches malgré un nombre ahurissant de pixels…

Avantages discutables

Une plaie des petits capteurs est leur Profondeur de Champ (PdF) terriblement étendue. Tout semble parfaitement au point, parfaitement net. C’est parfait pour un bloc-notes numérique comme un téléphone photo. Mais si vous penchez vers des images plus soignées, impossible d’avoir un sujet net qui se dégage d’un environnement élégamment flou. Cet effet est plus dur à obtenir sur un petit capteur APS-C que sur un Full Frame. Mais il faut reconnaître que ce n’est pas qu’un avantage. Les photographes amateurs de macro- ou de proxy-photographie savent bien qu’ils manquent toujours de profondeur de champ et c’est ce qui fait le plaisir de la macro avec un appareil compact : les petits capteurs ont un avantage ici.

Également, comme les capteurs APS-C sont plus petits, l’image prise est plus petite (toutes choses égales par ailleurs). Ainsi, l’objectif standard 50mm de votre vieil appareil analogique semble donner une image équivalente à un petit télé de 75mm ou un 80mm sur un appareil numérique. On parle alors de facteur de conversion. Selon votre appareil (ou plutôt son capteur), vous avez un facteur de 1,6 (pour la plupart des Canon EOS) ou de 1,5 (pour les Sony et de nombreux Nikons). Olympus utilisant des capteurs encore plus petits a un facteur de conversion plus élevé (près de 2). C’est le cauchemar pour les amateurs de paysages au grand angle. Pour eux, il est de plus en plus difficile de se procurer un beau grand angle : le beau grand-angle de 16mm est devenu un plus quelconque 24mm. Les photographes de paysage en souffre assurément. Néanmoins, étant moi-même plus porté sur la photo de la vie sauvage, j’ai trouvé cela génial : ma collection de télé-objectifs Minolta a pris un coup de boost en passant sur des boîtiers numériques Sony. La plus récente addition, un 400mm f/4.5 est presque exactement équivalent sur mon Sony Alpha 700 à un 600mm f/4.5 sur le vieux Minolta Dynax 9xi mais il pèse à peu près deux fois moins et m’a coûté deux fois moins. Tout le monde ne s’en réjouira pas, mais les photographes animaliers qui ne peuvent toujours pas s’approcher de leurs sujets en tirent une satisfaction évidente.

La face cachée du Full Frame

Mais il y a aussi des côtés franchement pas réjouissant aux capteurs Full Frame. On a déjà rappelé que les fondeurs de silicium sont terriblement sensibles à la surface. Plus le chip est gros, plus il est cher. Et pas seulement en proportion de la quantité de matière ajoutée. Les défauts du silicium ont tendance à se répartir à peu prés uniformément sur sa surface. Plus votre composant est gros, plus il est susceptible de se trouver victime d’un défaut aléatoire, plus vous devrez en jeter (si votre chip est deux fois plus gros, un défaut le rendra inopérant là où ce seul défaut n’aurait obligé à jeter qu’un des deux chip plus petit). Le problème a longtemps été tel que ce n’était même pas la peine de penser au Full Frame. Les choses s’arrangent, mais… c’est cher.

A mentionner encore, un gros capteur impose un gros appareil (votre téléphone est petit -entre autres- parce que son capteur photo est minuscule). Plus gros ? Ça veut dire plus lourd ! Et il y a un monde entre un boîtier de 300g et un boîtier pro de 900g. Essayez de garder l’un ou l’autre à bout de bras pendant une heure pour une séance. Certains s’en moquent (je m’y suis habitué : mon appareil est souvent fixé sur un objectif qui fait plus de 2kg ; j’ai parlé auparavant d’un 400mm qui ne pèse pas moins de 2.9kg. Mais beaucoup n’envisagerait même pas de garder pas loin de 4kg au bras plus de quelques secondes ; mon premier télé Sigma de 400mm/5.6 -bien plus léger que cela- m’avait été vendu par un gars qui ne pouvait plus l’utiliser à cause de son mal au dos).

Mais vous pouvez dire que si l’image est bonne, vous vous en moquez. Mais voici venir la taille de l’objectif à nouveau. Pour couvrir toute la surface d’un capteur Full Frame, il faut un objectif avec des lentilles suffisamment vastes pour couvrir jusqu’au coin de l’image. Mais aussi la qualité de l’image doit être conservée au bord des lentilles et les rayons ne doivent pas être obligés à des parcours trop tortueux. Si vous n’y faites pas assez attention lors de la conception, vous pouvez obtenir un objectif convenable en format APS-C mais pitoyable en Full Frame. Souvent ces cibles sont difficiles à atteindre et l’objectif est limité : il vignette (les coins de l’image sont moins lumineux que le centre) et les angles sont moins précis (pas aussi nets que le centre). Plus le capteur est grand, plus il est difficile de faire de bons objectifs pour lui. Vous êtes obligé de vous tourner vers le rayon « pro » de votre magasin préféré. Encore un coup de pouce pour les prix et le poids.

Mais alors que faire ?

C’est la question de Lénine, mais aussi du photographe. On peut dire que le Full Frame est actuellement bien réservé aux pros, aux amateurs très éclairés et fortunés. Mais nous ne pouvons pas oublier que cette tendance est à peu près inéluctable pour maintenir la qualité pendant que le nombre de pixels augmente. N’allez pas imaginer que les progrès de l’électronique pourront permettre de compenser les lois de l’optique (la diffraction est là pour longtemps encore !) Tout le monde ne passera sans doute pas au Full Frame, mais il est là pour longtemps.

A défaut d’investir dans le Full Frame, il faut peut-être en tenir compte pour le reste de son investissement et en particulier au moment d’acheter une optique. Beaucoup d’objectifs bon marché ne peuvent être utilisés que sur un capteur APS-C. Si on peut croire faire une bonne affaire, il faut retenir que l’on risque d’en oublier qu’un objectif est sensé vivre beaucoup plus que l’appareil photo qui l’accompagne (ceux-ci ont décidément pris le virus des ordinateurs et ont une durée de vie courte : la règle de l’obsolescence à 2 ans n’a pas de raison de vous condamner à jeter aussi votre objectif en changeant d’appareil). C’est pourquoi beaucoup d’objectifs capables du Full Frame conservent leur valeur (même en occasion). C’est pourquoi Sony et Carl Zeiss continuent à concentrer leurs fabrications sur des objectifs qui marchent aussi bien en APS-C et en FF.

Quand j’achète un télé-objectif, j’ai tendance à payer un prix élevé même pour du matériel d’occasion (plus de 2000 Euros pour le Minolta APO G High-Speed 400mm f/4.5 que j’ai eu d’occasion sur eBay). J’ai bien l’intention de lui donner une durée de vie largement supérieure à celle des boîtiers Sony Alpha 700 et Konica-Minolta Dynax 7D qui vont derrière. Si (et je dis bien si) je m’en vais acheter le futur Sony Alpha 900 à capteur Full Frame (probablement disponible à la fin de l’été 2008), toutes mes optiques resteront compatibles avec ce nouvel appareil.

Donc, même si vous n’en êtes pas à rêver du gain en qualité qu’il peut apporter, pensez aux capteurs Full Frame quand vous allez investir en photo.

Vous saurez tout cela en lisant l’article de fond très complet (14 pages) réalisé par Jean-Pierre Louvet pour Futura Sciences : La photo numérique : du capteur à l’image.

Lecture obligatoire avant d’aller plus loin en photographie numérique !

Selon Amateur Photographer, Samsung prépare un appareil reflex Full Frame pour contrer le Canon EOS 5D (ou le futur EOS 5D Mk II), le Nikon D3, ou encore le futur Sony Alpha 900. Nous savions que Samsung avait une excellente technologie (partagée avec Pentax) et que le marché haut de gamme exige maintenant des capteurs au format Full Frame, mais il est clair que Samsung a décidé de rester dans la course à tous les niveaux.

Rien n’est encore certain, mais il faudra sans doute attendre 2009, même si les choses peuvent aller très vitre en Corée.

• Fait : l’an dernier, Sony présentait une maquette de son futur reflex numérique sous le nom de « flagship« . Rumeur : la taille passablement gigantesque du pentaprisme du viseur présenté pousse les observateurs à considérer la possibilité d’un appareil photo avec un grand capteur Full Frame (après Canon puis Nikon).
• Rumeur : le dit « flagship » devrait s’appeler Sony Alpha 900 pour rester fidèle aux traditions des dénominations des appareils photo pro de la marque défunte Minolta.
• Fait : Sony annonce aujourd’hui qu’ils ont développé un capteur Full-Frame de 24,81MP de résolution avec une collection de caractéristiques passablement bien ciblées pour obtenir une qualité d’image de très haut de gamme. Le composant se livré en quantités industrielle avant la fin de l’année 2008.

La conclusion logique : Sony va utiliser ce nouveau capteur dans son appareil photo connu sous le nom de code de flagship. Il s’appelera vraiment Alpha 900. Il aura une résolution de 24,9 méga-pixels, des rafales à 6 ou 6,3 images par seconde, gestion des pixels à 12 bits, capture optionnelle d’une fenêtre (autorisant la photo à résolution réduite, peut-être à une vitesse encore plus élevée). The Sony Alpha 900 sera disponible en 2008 (exploitant la pleine capacité de production du capteur).

La seule chose qui semble encore incertaine reste le nom, parce qu’il ne s’appuie que sur des supputations et des rumeurs.

Sources pour les caractéristiques exactes du capteur : PhotographyBlog, DPreview.

Simplement au vu de ce qui apparaît ici, je vais essayer de tirer quelques conclusions et de former quelques commentaires (qui ne restent valides que s’il s’agit bien d’un scoop).

• Sony a un peu nettoyé le design original montré en mars dernier. En particulier, le pentaprisme reste énorme mais a plus belle gueule qu’avant.
• Je ne vois aucun joint entre le boîtier et les optiques. Donc s’il y a tropicalisation elle se limiterait à la protection des boutons et des trapes sur le boitier.
• Un écran LCD sur le dessus, sans doute en complément de celui qui doit être au dos. C’est pourtant un objet qui disparaît de la plupart des reflex (pensez donc clients haut de gamme et photographes pros).
• La plupart des autres éléments visibles de l’interface proviennent de ce que nous connaissons déjà sur l’Alpha 700 (y compris le grip sans doute)

Quoi qu’il en soit, il s’agit plutôt d’un modèle en bois (ou plus vraisemblablement en résine d’ailleurs) : regardez la chambre reflex obturée par un cache plastique et l’alignement du LCD supérieur avec le corps de boîtier ne paraît pas idéalement fini). Mais ça resterait donc une bonne démonstration de l’état actuel du design extérieur par les Sony labs.