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Panasonic veut doubler la sensibilité de ses capteurs

05/02/2013 | Franck Mée

Voilà une annonce qui attire l’œil : Panasonic annonce un moyen de doubler la sensibilité des capteurs. L’idée ? Supprimer les filtres colorés qui permettent de reconstituer les couleurs, en les remplaçant par des micro-prismes séparateurs, afin que tous les photons capturés soient effectivement utilisés.

Un capteur d’appareil photo, qu’il soit CCD ou Cmos, est fondamentalement monochrome. Il est en fait sensible à la lumière du proche ultra-violet à l’infra-rouge plus ou moins profond, et voit en noir et blanc.

Pour distinguer les couleurs, la méthode classique est de rajouter des filtres colorés au-dessus des photosites — les zones du capteur qui reçoivent la lumière. Chaque photosite voir alors uniquement la lumière bleue, ou verte, ou rouge.

Ils sont répartis en matrices (la plus courante étant celle de Bayer ci-contre, même si d’autres ont été proposées, notamment la X-Trans de Fujifilm). Le logiciel se charge ensuite de reconstituer des couleurs complètes pour chaque pixel en étudiant les photosites adjacents, opération appelée "dématriçage".

Cette méthode pose différents problèmes (perte de piqué et création de moiré sur les petits détails, notamment). Elle a surtout un gros inconvénient : les filtres, par définition, suppriment une partie de la lumière. Le filtre d’un photosite vert, par exemple, laisse passer le vert mais élimine la lumière rouge ou bleue, qui est du coup perdue.

Éliminer les pertes

Récupérer cette lumière perdue, c’est l’idée maîtresse de la nouveauté de Panasonic. Au lieu de filtrer la lumière, la marque propose de la séparer pour rediriger la lumière d’une couleur vers les photosites voisins.

En soi, l’idée n’est pas neuve : depuis longtemps, les systèmes 3-CCD et 3-Mos des caméras utilisent des prismes séparateurs pour envoyer les trois couleurs de base vers trois capteurs différents. L’innovation, c’est de faire cela sur un seul capteur, au niveau des photosites mêmes.

Le schéma fourni par Panasonic concerne le rouge (ci-dessus, à droite). Un photosite sur deux reçoit un micro-séparateur de couleurs, qui redirige la lumière rouge vers les photosites voisins. Ainsi, les photosites sous les micro-séparateurs ne reçoivent que la lumière "non-rouge" (pour simplifier : verte et bleue). Ceux dépourvus de micro-séparateur reçoivent pour leur part la lumière normale qui leur est destinée, plus la lumière rouge de leurs voisins. L’ensemble fait donc alterner des photosites "blanc moins rouge" et "blanc plus rouge".

Pour une lumière uniforme, il est alors facile de calculer la composante rouge de la lumière reçue : c’est la différence entre les quantités de lumière perçues par deux photosites adjacents. Quant à la quantité globale de lumière (la luminance), c’est la moyenne des deux.

En ajoutant le même système pour le bleu, Panasonic obtient donc une séparation complète des couleurs, avec des photosites "blanc plus bleu", des "blanc moins bleu", des "blanc plus rouge" et des "blanc moins rouge".

Avantages et inconvénients

L’opération de dématriçage est donc toujours nécessaire et un tel capteur risque d’avoir la même sensibilité au moiré que les capteurs à filtres colorés. Autre sujet d’inquiétude : sur des zones très claires, ajouter de la lumière à un photosite sur deux risque de le faire déborder. De tels capteurs pourraient donc être plus sensibles à l’éblouissement ou au "clipping" que les capteurs classiques.

En revanche, en théorie, toute la lumière arrivant sur le capteur est effectivement capturée, ce qui doublerait approximativement la sensibilité et donc les performances en basse lumière. L’image d’exemple fournie par Panasonic (ci-dessus, à droite) est d’ailleurs sensiblement plus claire que celle obtenue avec les classiques filtres (à gauche).

Reste maintenant à voir comment tout cela se traduira dans la réalité. N’oublions pas la précédente annonce révolutionnaire de Panasonic en la matière : les puits à lumière du FZ100, qui devaient lui permettre de concurrencer les capteurs Cmos BSI avec un Mos classique, et ont peiné à convaincre.

Quant à savoir quand cette technologie prometteuse sera effectivement disponible sur le marché, mystère...

> Communiqué de Panasonic (en anglais)

> Le site de Panasonic

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