Les mêmes paramètres de caméra conduisent-ils à la même exposition sur différentes tailles de capteur?

Disons que j'ai un micro-4 / 3ème appareil photo et un appareil photo plein format, tous deux réglés sur 1/60 à f / 2.8, prenant une photo de la même scène avec le même éclairage. L'exposition sera-t-elle la même sur les deux caméras malgré les différentes tailles de capteur?

La raison pour laquelle je pose la question est à cause de la différence de profondeur de champ entre les capteurs micro-4/3 et plein format. Je trouve que, pour prendre une photo de certaines scènes avec la caméra plein format à la même profondeur de champ que la micro-4 / 3ème caméra, je dois augmenter l'ouverture, ce qui me force à monter l'ISO.

Oui. L'exposition est basée sur la quantité de lumière qui frappe un point donné sur le capteur (ou le film), et non sur la quantité totale de lumière pour toute la zone. (La lumière frappant les coins n'a aucun effet sur la lumière frappant le centre ou n'importe où ailleurs.) Ou pour le dire autrement, un capteur plein format enregistre plus de lumière globale, mais pour la même exposition, c'est exactement plus de lumière que de zone de capteur.

Pensez-y de cette façon: si vous prenez une image plein cadre et que vous recadrez un petit rectangle du milieu, l'exposition là-bas (en ignorant le vignettage et l'atténuation de la lumière) est la même que l'exposition pour le tout.

Maintenant, au lieu de recadrer, imaginez remplacer le capteur plein format par un plus petit. Même exposition, juste moins de l'image enregistrée.

Bien sûr, une image recadrée a globalement moins de lumière . Le secret est que nous "trichons" lors de l'agrandissement. Nous gardons la luminosité la même, même si le nombre réel de photons enregistrés par zone est "étiré". Autrement dit, si sur le capteur, 200 millions de photons collectés dans un carré représentent un gris moyen, si nous imprimons de sorte que ce carré soit de 10 "× 10", nous ne répartissons pas la luminosité, ce qui le rend beaucoup plus sombre - nous conservons plutôt la luminosité c'est donc le même gris.

En outre, oui, vous devez augmenter l'ISO (ou la vitesse d'obturation) pour obtenir la même luminosité d'image finale avec une ouverture plus petite pour une profondeur de champ plus élevée sur un capteur plus grand. Mais, en supposant une technologie à peu près égale, le plus grand capteur devrait produire à peu près la même quantité de bruit à cette ISO plus élevée que le plus petit à des sensibilités plus faibles.

En concession au long fil de commentaires ci-dessous, j'ajouterai: si vous comparez littéralement deux combinaisons d'appareils photo dans le monde réel, l'exposition exacte peut varier pour plusieurs raisons. L'un d'eux est la transmission réelle de la lumière pour un objectif donné à un certain objectif f - les éléments de l'objectif eux-mêmes ne sont pas parfaits et bloquent la lumière. Cela diffère d'un objectif à l'autre. Deuxièmement, les fabricants d'objectifs s'arrêtent à l'arrêt le plus proche lors de l'affichage de l'ouverture et peuvent ne pas être parfaitement précis. Troisièmement, la précision de l'ISO varie d'un fabricant à l'autre - ISO 800 sur un appareil photo peut donner la même exposition que ISO 640 sur un autre. Tous ces facteurs devraient être (même cumulativement) inférieurs à un arrêt. Et surtout, ces facteurs sont tous indépendants de la taille du capteur et sans rapport avec celle-ci., c'est pourquoi je les ai exclus de la réponse d'origine.

Disons que j'ai un micro-4 / 3ème appareil photo et un appareil photo plein format, tous deux réglés sur 1/60 à f / 2.8, prenant une photo de la même scène avec le même éclairage. L'exposition sera-t-elle la même sur les deux caméras malgré les différentes tailles de capteur?

Oui - si c'est le même objectif ou si les deux objectifs ont la même transmission, et en supposant qu'en disant "même exposition", vous utilisez la même cote ISO (pour égaliser les différences d'efficacité du capteur).

Mises en garde:

• La même ISO ne signifie pas le même niveau de bruit.

  Différents capteurs fonctionnant au même niveau ISO captureront différentes quantités de lumière mais les transformeront en la même exposition. Cependant, même si l'exposition est la même, la capacité de résoudre les détails du bruit sera différente. Le système de classification ISO est conçu pour tenir compte des différences d'efficacité du capteur afin que vous puissiez régler n'importe quel capteur, quelle que soit sa taille ou son efficacité, à 200 ISO et obtenir la même exposition. Pour y parvenir, un capteur plein format fonctionnant à ISO200 recueille beaucoup plus de lumière qu'un capteur 4/3 à ISO200 pour la même scène, et il applique simplement en interne une quantité de gain différente afin de traduire la scène en la même valeurs de luminosité.

  Tous sembleront équivalents dans le résultat final en termes d'exposition, sauf que le cadre complet aura des niveaux de bruit plus faibles car il a commencé avec plus d'informations sur la lumière. Notez qu'il peut également y avoir des différences d'efficacité entre des capteurs de même taille; il n'est donc pas uniquement lié à la taille du capteur, bien que ce soit le principal facteur. En bref, ISO 800 en FF est la même exposition que ISO 800 en 4/3, mais vous obtiendrez un bruit et une plage dynamique différents car ce n'est pas la même efficacité de capteur.

• Le même diaphragme ne signifie pas nécessairement la même transmission de l'objectif.

  La méthode courante pour déterminer la quantité de lumière qui passe à travers l'objectif est un f-stop. Cependant, cette mesure est basée sur le diamètre de l'ouverture, mais ne prend pas en compte les propriétés transmissives des éléments de la lentille (c'est-à-dire la quantité de lumière absorbée par le verre dans la lentille). Tout le verre de lentille absorbe un peu de lumière. Les verres modernes à revêtements multiples absorbent beaucoup moins, et il n'est pas rare qu'un verre moderne simple transmette plus de 99% de la lumière.

  Sans filtres, l'effet de la perte de transmission dans un objectif multicouche moderne est si faible qu'il peut être ignoré dans presque tous les cas, ce qui en fait un peu plus qu'un exercice académique avec peu de valeur pratique. Les cas dans lesquels il ne peut être ignoré peuvent inclure la prise de vue pour le cinéma, où plusieurs prises de vue consécutives devraient avoir la même exposition même si elles peuvent utiliser un objectif très différent. C'est pourquoi les t-stops ont été inventés; ils sont comme des f-stops car ils prennent en compte les propriétés de transmission de tout votre verre.

Remarque: La réponse suivante a été initialement écrite en réponse à une autre question qui, bien que très similaire à celle-ci, concernait spécifiquement les différences entre les tailles de capteur lors de la prise de vue dans des situations de faible éclairage.

Le capteur 1 pouce donnera-t-il la même exposition à la même ouverture et aux mêmes paramètres ISO par rapport au capteur APS-C?

L'exposition est une mesure de la densité de champ de la lumière. Cela signifie qu'il s'agit d'une expression de la quantité de lumière capturée par unité de surface.

Si vous avez les mêmes ISO, nombre f et temps d'obturation, vous obtiendrez la même exposition . Il peut y avoir des différences mineures en raison des imprécisions de différents appareils photo en ce qui concerne l'ISO, le temps d'obturation et l'ouverture réels ainsi que la quantité variable de lumière qui est perdue lors de son déplacement à travers différents objectifs. Mais à des fins de photographie créative, tout ce qui se situe entre 1/6 et 1/3 d'arrêt est considéré comme suffisamment proche .

Ce que vous perdez avec un capteur plus petit, en particulier lorsque vous photographiez dans des conditions de très faible luminosité, c'est la quantité totale de lumière collectée . Lorsque la densité de champ de lumière est la même, la quantité de lumière tombant sur chaque millimètre carré est la même, mais le capteur qui est quatre fois plus grand en termes de surface recueille quatre fois plus de photons répartis sur quatre fois la surface. En supposant que l'angle de vue est le même avec les deux caméras en raison d'objectifs à focale différente, la luminosité de chaque mm² sera la même mais le plus grand capteur produit une image plus grande. Ceci est significatif lorsque nous agrandissons l'image de la taille qu'elle est sur le capteur à la taille avec laquelle nous souhaitons l'afficher.

Si les images des deux capteurs sont agrandies à la même taille d'affichage, l'image du capteur plus grand nécessite moins d'agrandissement que l'image du capteur plus petit. Lorsque les images sont agrandies à partir de la taille, elles sont projetées sur le capteur, tout est agrandi: l'image de la lumière qui a été projetée sur le capteur et enregistrée, le bruit généré par l'appareil photo, le bruit créé par la nature aléatoire de la lumière, le flou dû aux problèmes de mouvement et de mise au point / DOF, et à toute imperfection optique due à l'objectif.

Donc, au final, ce qu'un capteur plus grand vous donne, c'est la possibilité d'agrandir moins pour obtenir la même taille d'affichage, ce qui signifie que toutes les imperfections de la photo ne sont pas aussi grossies qu'elles le seraient avec un capteur plus petit.

Dans certaines situations, cependant, il existe des techniques qui permettront d'améliorer les performances des capteurs plus petits et plus grands. La prise de vue à une sensibilité ISO plus faible pour une exposition plus longue, par exemple, réduira l'influence du bruit des photons. Bien sûr, cela pourrait nécessiter un trépied ou un autre moyen de stabiliser l'appareil photo. L'utilisation d'une soustraction de trame sombre peut réduire l'influence du bruit de lecture constant produit par l'appareil photo. Empiler plusieurs images de la même scène réduira le bruit aléatoire dans chaque image. L'empilage nécessite presque certainement un trépied. Mais toutes les améliorations que vous apportez en utilisant le plus petit capteur peuvent également être apportées en utilisant le plus grand capteur. Ainsi, le plus grand capteur conservera toujours son avantage de collecte de lumière lorsque les deux sont basés sur la même technologie.

La vitesse d'obturation est un élément d'exposition facile à comprendre. Réduisez de moitié la vitesse d'obturation et vous obtenez la moitié de la quantité de lumière frappant le capteur. 1 / 50e sur un petit capteur produit la même quantité de lumière par mètre carré que sur un grand capteur. Le grand capteur en capture simplement une plus grande surface.

Le champ de vision et l' ouverture sont une composante intéressante de l'exposition. C'est pourquoi l'ouverture est une taille relative à la distance focale. Si ce n'était pas le cas, nous aurions besoin de calculatrices dans nos poches chaque fois que nous le changerions.

Imaginez que vous ayez un diamètre d'ouverture de 5 mm (surface de 78,5 mm²) et que vous augmentiez votre champ de vision d'un facteur deux (30 ° à 60 °). Cela augmente maintenant la quantité de lumière frappant la même zone d'un facteur de quatre (pi.R²), ce qui signifierait soit que votre ISO devrait descendre d'un facteur de quatre, soit votre vitesse d'obturation raccourcie d'un facteur de quatre.

Maintenant, si vous conservez la taille de l'ouverture physique directement proportionnelle au champ de vision (déterminée par la distance focale et la taille du capteur), vous annulez la composante du champ de vision. C'est là que le f-stop entre en jeu. Tout ce qui compte maintenant, c'est le rapport. Lorsque votre ouverture est de 1 / 2,8 de la taille de la distance focale, par exemple, la même quantité de lumière à une vitesse d'obturation donnée frappera le capteur quelle que soit la distance focale.

Cela signifie que l'ouverture devient physiquement plus petite à grand angle (zoom arrière) et plus grande à plus petit champ de vision (zoom avant).

Comment cela fonctionne-t-il sur les petits et les grands capteurs? Eh bien, sur un grand capteur, le même champ de vision (cône de lumière) est limité de la même manière par l'ouverture de l'objectif, mais il est élargi pour couvrir une plus grande zone sur le capteur.

L'ISO d'autre part est une norme. Il détermine une exposition standard à n'importe quelle vitesse d'obturation et ouverture données.

Modifié pour clarification

La raison pour laquelle un grand capteur est capable de produire une exposition moins bruyante est que la zone de chaque pixel est plus grande (parfois beaucoup plus grande). Cela signifie que le niveau de signal (lumière) par rapport au niveau de bruit frappant chaque pixel est plus élevé. Considérez-le comme un seau d'eau avec la même quantité de suie au fond. Un seau de 5 litres aura plus d'eau que de suie par rapport à un seau de 2 litres, augmentant l'utilité de ce seau.

Il s'agit du rapport signal / bruit (SNR). Sur un point and shoot, le rapport signal / bruit est considérablement moindre. Doubler l'ISO à toutes fins utiles réduit de moitié le SNR. En raison de ces gros photosites de godet sur un reflex numérique, l'ISO peut être élargi considérablement plus haut et toujours produire moins de bruit qu'un point et une prise de vue, malgré le même volume de lumière frappant la puce du capteur.

Phew. C'est compliqué.