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La photographie numérique

Canon EOS-1Ds Mark II de 16 Mpixels. il dispose d'un capteur de 24x36 mm. Il revient à 8000 € sans optique.

Fonctionnement d'un APN (II)

Devant le large éventail d'APN disponibles sur le marché et une gamme de prix très variable, on peut se demander si finalement ils utilisent tous les mêmes technologies. La réponse est mitigée.

A la question de savoir si les technologies sont différentes d'un APN à l'autre, sur le principe la réponse est généralement "non", rien n'a foncièrement changé depuis le Mavica, preuve de l'esprit visionnaire des ingénieurs de Sony. Mais dans le détail la réponse est "oui", chaque constructeur a apporté sa solution, plus ou moins appréciée, pour améliorer telle ou telle élément ou caractéristique de l'appareil. 

La bonne nouvelle est qu'en achetant un APN, si vous changez de marque vous ne serez pas très dépaysé par son fonctionnement; ça fera (presque) toujours "clic" et l'image sera sauvée dans une carte-mémoire extractible dont vous aurez au préalable vérifié la compatibilité avec votre ordinateur. Bien sûr c'est une caricature mais les fonctions de base ne changent pas d'un APN à l'autre.

En fait, dans son principe un APN ne peut pas fonctionner très différemment d'un appareil photo traditionnel, et celui-là en principe nous savons tous comment il fonctionne, même si c'est dans les grandes lignes.

Dans un réflex traditionnel, sur support argentique, la lumière du sujet suit une trajectoire bien connue allant de l'objectif à la chambre noire en passant par un miroir réflex et un viseur. "Réflex" signifie qu'avant la prise de vue, l'image traverse l'objectif et est réfléchie par un miroir incliné à 45° vers un viseur à travers lequel le photographe à une vue générale à la fois du sujet et de tous les paramètres de prise de vue. Autrement dit la visée comme la mesure d'exposition s'établissent à travers l'objectif. Ce système garantit une reproduction fidèle du sujet sans effet de parallaxe. Mais il ne garantit nullement les erreurs du photographe...

Document T.Lombry

Le miroir réflex a été relevé et l'obturateur de ce Nikon D80 a été ouvert, découvrant le capteur CMOS (devant lequel se trouve le filtre IR bloquant dichroïque, mais invisible sur cette photo). Cet APN sorti en 2006 ne dispose pas de système anti-poussière.

Ce qui différencie le boîtier APN du réflex traditionnel c'est évidemment le fait que le film est remplacé par un capteur électronique photosensible qui transforme les photons en signaux numériques. Il est associé à tout un dispositif de traitement et de gestion d'image.

Les APN affichent également une quirielle de boutons derrière lesquels peuvent se cacher des dizaines de fonctions, offrant au total plus 250 sélections sur le Nikon D200 ! Certains parmi ces boutons permettent d'accéder à des commandes directes sans passer par les menus (éclairage du LCD, ISO, balance des blancs, etc).

Enfin, le dos de l'appareil est équipé d'un moniteur LCD de type TFT couleur lui donnant un look "high-tech" qui ne laisse personne indifférent. C'est de la très haute technologie ainsi que nous allons le découvrir.

Comme leurs frères argentiques mais dans une version bien plus élaborée, les APN sont équipés de programmes et de modes d'expositions variés capables par exemple d'optimiser la mise au point ou le temps d'exposition sur base de mesures effectuées en différents points de l'image, de corriger les dominantes, de favoriser l'automatisme des vitesses ou de l'ouverture, de corriger la balance des blancs et, dans les modèles plus sophistiqués d'améliorer le rendu des couleurs, la netteté des images, de réduire le bruit électronique ou les vibrations parmi de nombreuses autres options.

Voyons à présent les différents éléments caractéristiques d'un APN réflex.

Le boîtier

Son importance est relative car en lui-même il n'a aucun intérêt sans optique, sauf qu'il contient toute l'intelligence de l'appareil et qu'il ne doit pas être trop fragile ni trop lourd et être capable d'encaisser de petits chocs et des variations climatiques sans affecter l'électronique. C'est déjà tout un programme. On y reviendra.

De nos jours, les boîtiers argentés (blancs) ne plaisent plus au public qui préfère les modèles noirs, moins "tape à l'oeil" et au look "pro". Il a l'avantage de camoufler les petites égratignures et d'être plus discret (on ne parle pas du bruit!). Mais si la texture du boîtier est lisse et matte, les griffes seront tout aussi apparentes que sur un boîtier clair où les griffes laissent des traces noires. En revanche si la texture est légèrement mouchettée, gommée et en relief, les griffes passeront inaperçues. Les constructeurs proposent toutefois quelques modèles en version claire tel ce Nikon D40 argenté.

Description des différents éléments d'un APN réflex.

Ergonomie

Le poids, l'encombrement, la forme et le touché du boîtier sont importants dans l'ergonomie de l'appareil. Un boîtier nu d'APN et sans batterie pèse entre 380 g (Olympus E-400) et plus de 1.26 kg (Canon EOS-1 Ds). Sa dimension varie entre 130 x 91 x 53 mm pour l'Olympus qui tient dans la paume d'une main et 156 x 158 x 80 mm pour le Canon EOS-1 Ds. A cela il faut ajouter les kits (grip, base, etc) qui peuvent augmenter son volume de plus de 50% comme on le voit ci-dessous et augmenter son poids d'environ 800 g.

Si le boîtier est trop encombrant ou trop lourd vous le délaisserez probablement au profit d'un modèle plus compact. Autant donc bien le choisir et n'hésitez pas à le prendre en main équipé de son optique et de tous ses accessoires pour apprécier son ergonomie et son équilibre.

Le touché dépend de la texture de la matière. Si le plastique ou le caoutchouc est trop lisse, la prise en main de l'appareil sera plus difficile que s'il est recouvert d'une texture légèrement rugueuse ou gommée sur laquelle les mains même humides adhèreront facilement et auront une meilleure prise. Ainsi, la poignée (grip, voir plus bas) du Nikon D7000 est en caoutchouc et offre une excellente adhérence. On apprécie ou non l'accessoire, on le trouve utile ou encombrant mais aujourd'hui la plupart des fabricants montent d'office un grip sur leurs boîtiers. On y reviendra.

Enfin, il y a le design et particulièrement la disposition des boutons et des molettes. Si les plus petits peuvent encore facilement se loger ou être regroupés dans la même zone, les plus encombrants et généralement multifonctions seront placés au-dessus de l'appareil, soit à gauche soit à droite du pentaprisme, en fait là où il a de la place, ou sur la face arrière, juste à droite du moniteur. Les modèles sont très variables allant du bouton poussoir ou rotatif à la molette avec ou sans verrouillage au bouton multifonction. Une méthode peut-être meilleure qu'une autre car elle peut vous permettre d'accéder plus facilement et plus rapidement à certainement fonctions directes qui sont cachées dans des sous-menus sur d'autres appareils meilleurs marché. Chacun de ces détails est peu important en soi mais ensemble ils améliorent grandement l'ergonomie de l'appareil. 

Robustesse

Concernant sa robustesse, un APN n'est généralement pas anti-choc, ni incassable ou waterproof ! Ce n'est pas un inconvénient en soi car il faut tout de même prendre soin de n'importe quel matériel et plus encore d'une optique. 

Disons que vous risquez plus facilement d'abîmer votre appareil si vous travaillez dans la nature plutôt qu'en studio, si vous vous baladez sur la plage ou naviguez sur l'eau. Bien entendu, chacun doit savoir qu'en réalisant un reportage sur un lieu en proie à des violences (manifestation, émeute, guerre, etc), vous risquez de cabosser votre appareil, qu'il soit couvert de boue ou de sable quand il ne tombe pas à l'eau, avec tous les risques que cela comporte.

Le boîtier d'un APN réflex est fabriqué en alliage d'aluminium ou de magnésium préformé, parfois il est uniquement constitué de plastique hautement résistant (Nikon D100). Heureusement, certains modèles haut de gamme ajoutent des plaques de caoutchouc et des éléments hermétiques. Comme le Nikon D3, les APN dits "tropicalisés" sont étanches. Ils fonctionnent sous la neige, supportent la pluie et les embruns, là où les modèles standards tombent rapidement en panne.

A voir sur le blog : La NASA passe commande de 28 Nikon D2Xs

Le boîtier désossé du Nikon D200 en alliage d'aluminium et la version habillée. Un appareil photo s'achète généralement boîtier nu et le client le complète avec les optiques qui l'intéressent (grand angle, télé, macro, zoom). Ce Nikon D200 dispose d'un capteur CCD de 10.2 Mpixels au format APS-C. Lors de sa sortie fin 2005, il occupait le segment laissé libre entre le D2H/D2X et le D70S. Sans optique, ce "black body" coûtait 2000 € (1850$). Un an plus tard il avait déjà perdu 25% de sa valeur et est aujourd'hui démodé !

Si un APN compact éteint et volet fermé peut encaisser une chute sur un sol dur ou dans les graviers avec quelques bosses, une légère déformation ou au pire avec une fêlure de la carrosserie, pour un réflex, une telle chute est de très mauvaise augure. Bien que certains modèles soient rembourés, vous avez toutes les chances de devoir retourner l'appareil à grands frais et pour plus d'un mois chez l'importeur pour une révision générale. Alors un bon conseil, assurez-le dans tous les sens du terme et fixez-le bien s'il doit survivre dans un environnement très chahuté ou instable. Ceci dit, il existe des boîtiers APN antichocs tel le modèle compact Ricoh Caplio 500G mais dont la résistance et les performances restent très limitées.

Nous reviendrons en dernière page sur la question de la fiabilité et du taux de panne des APN.

Le déclencheur

Le bouton de déclenchement contient généralement deux fonctions : pressé à mi-course il active le mode d'exposition et l'autofocus quand l'appareil en est équipé, entièrement enfoncé il déclenche l'obturateur.

Sur certains modèles le déclencheur peut-être verrouillé au moyen d'une bague ON/OFF, une option utile car sinon et tant que l'appareil est sous tension, le moindre choc direct ou une fausse manipulation pourrait consommer la batterie ou déclencher une ou plusieurs prises de vues.

Le bouton de déclenchement placé sur le grip du Nikon D80. Il est similaire sur d'autres modèles de la marque.

Le temps qui s'écoule entre la mise sous tension de l'APN et l'activation possible du déclencheur varie d'un modèle à l'autre. Le Nikon D2Xs par exemple est prêt en... 37 ms, un record. Par comparaison, le Nikon D50 est 4 fois "plus lent" : il est prêt en 0.15 sec, mais cela reste très rapide si on le compare à ses concurrents. Le Canon EOS 400D demande 0.54 sec, il faut 1.05 sec sur le Sony Alpha DSLR-A100 et patienter près de 2.5 sec sur le Canon EOS 10D ! Avec de tels délais d'attente, vous avez toutes les chances de rater un évènement fugace.

Déclenchement à distance et pose B

Certains APN (et tous les modèles compacts) ne permettent plus de réaliser des poses longues. Leur programme est en général limité à des poses de 15 ou 30 secondes maximum. Adieu les belles rotations stellaires. Il vous reste les filés nocturnes des voitures ou des avions.

En revanche, tout réflex qui se respecte dispose d'une fonction T ("Time") qui propose trois modes de fonctionnement : instantané, longues expositions (jusqu'à plusieurs heures) et compteur (heure de début, heure de fin). Elle impose à l'opérateur d'appuyer une seconde fois sur le déclencheur en fin de pose.

Chez Canon cette fonction est remplacée par une télécommande à fil RS-80 N3 ou RS-60E coûtant quelques dizaines d'euros. Chez Nikon elle nécessite la télécommande à fil MC-22, MC-30 ou MC-36. Ses fonctions se rapprochent de celles de la télécommande infrarouge ML-3 ou ML-L3. Ces télécommandes filaires et infrarouges permettent également de gérer la pose B (bulb).

A propos du déclenchement à distance, si la photographie des éclairs vous intéresse, sachez que le Daniel, ON4LDZ, propose sur son site une procédure permettant de construire un kit électronique basé sur la détection d'un signal VLF de 300 kHz. Les schémas de construction sont proposés pour les APN Canon, Nikon et Sony.

Les Canon série EOS D, Nikon série D, Pentax série K et *ist, Sony série DSLR, etc, proposent une pose B intégrée au mode manuel ou séparée (Canon EOS 500D). Sa durée est illimitée. Toutefois, sur l'Olympus E-1 la pose B du mode manuel est électronique et ne dépasse pas 8 minutes.

Sur le Canon EOS 400D et le Nikon D200 ou D300 notamment, on peut associer la pose B au blocage du miroir en position haute, l'anti-vibration (VR) et la fonction de réduction de bruit (NR), toujours utile en astronomie ou pour les prises de vue de nuit à plus de 400 ISO. Certains APN dont les Nikon D70 et D300 ainsi que les modèles plus récents offrent même la possibilité de réaliser une "dark frame" qui sera ensuite soustraite de l'image.

Précisons que sur beaucoup d'APN dont le Canon EOS 400D, l'ouverture maximale de la pose B dépend du type d'objectif utilisé.

Enfin, le cable de la télécommande ou de la pose B ne doit pas nécessairement être acheté chez le constructeur et peut se fabriquer pour quelques centimes d'euros ainsi que nous le montrent ces documents de DSLR Focus (Canon série EOS). Les bricoleurs peuvent également utiliser une commande infrarouge pilotée par un smartphone.

La poignée ou grip

L'ergonomie d'un appareil qu'on manipule constamment est importante. Il est nécessaire d'avoir le boîtier bien en main et de pouvoir accéder sans difficulté à tous les boutons de contrôle et les fonctions des menus. Cela vous semble évident, pourtant en pratique les concepteurs ont imaginé différentes solutions.

Le grip du Sony Alpha DSLR-A100.

La première idée a été d'ajouter une poignée à l'appareil, le "grip" en anglais, ce qui a permis de déporter vers l'avant et à hauteur de l'index le bouton de déclenchement. Il est ainsi accessible moyennant très peu de mouvements du doigt, presque par un geste naturel ou réflexe.

Chaque constructeur a apporté sa solution. Sur certains modèles le déclencheur effleure à peine du boîtier car il est serti dans une bague (Nikon), sur d'autres il est en relief (Sony) et l'emplacement légèrement préformé pour l'index. A chacun de juger sur pièce.

Dans la foulée, l'espace libéré par le déclencheur a permis d'installer un écran de contrôle ou un bouton multifonction (quand cet écran LCD est en place, le bouton multifonction est déporté du côté gauche de l'APN ce qui déroute généralement les photographes venant du monde argentique).

La poignée au touché et à la forme plus ou moins agréables selon les modèles contient également le récepteur infrarouge de la commande à distance, plusieurs commandes directes (fonction verrouillage, zoom, etc) et une molette de commande (dial) permettant d'accéder à des sous-menus de configuration ou relatifs à la prise de vue (activation de l'autofocus, accès aux modes, au contrôle d'exposition, à l'éclairage du LCD, etc). Parfois cependant les dimensions de la poignée sont un peu grandes pour les personnes qui ont de petites mains. C'est un point à vérifier.

Grip MB-200 adapté au Nikon D200. Plus qu'un gadget, il apporte à l'appareil une plus grande ergonomie et plus d'autonomie. A réserver aux photographes ayant un usage intensif de leur appareil.

Quand l'appareil est compact, la batterie indispensable au fonctionnement de l'appareil est logée dans la base du boîtier mais généralement l'APN dispose en option d'un pack tel celui présenté à droite comprenant le grip d'alimentation et une base pouvant contenir deux batteries supplémentraires comme on le voit sur cette image, portant le total à 4 batteries ou 12 piles rechargeables. Mais avant d'acheter cet accessoire, soupeser l'ensemble car votre appareil sera beaucoup plus lourd et encombrant. La base est vraiment un accessoire à réserver aux professionnels.

Concernant l'alimentation, la poignée s'alimente toujours à partir de l'une des batteries puis sur la seconde. Cette méthode permet de remplacer les batteries indépendamment tout en gardant l'appareil fonctionnel.

Précisons toutefois que ce grip d'alimentation n'est pas proposé avec tous les modèles d'APN. On y reviendra lorsque nous discuterons des batteries.

Le viseur

Le viseur d'un appareil réflex est un système optique TTL donnant une vision conforme à la prise de vue puisqu'elle s'établit à travers la visée réflex. Elle ne produit donc pas d'effet de parallaxe (lorsque l'axe de prise de vue de l'objectif ne coïncide pas avec l'axe de visée, comme c'est le cas avec les modèles compacts).

A ce sujet, notons que dans les APN d'entrée de gamme, le pentaprisme est remplacé par un pentamiroir, uns structure évidée contenant des miroirs réfléchissants sur les côtés. Le véritable pentaprisme donne une image plus brillante mais il est plus cher à fabriquer et augmente le prix du réflex.

Dans des conditions de faible éclairement, il est intéressant d'utiliser un oeilleton pour que votre oeil soit à l'abri des lumières parasites.

Le viseur affiche un certain nombre d'informations qui varient en fonction du modèle d'APN, du type de mise au point et du mode d'exposition sélectionnés ainsi qu'on le voit sur l'image présentée ci-dessous à droite.

A gauche, la face arrière du Nikon D300s montrant notamment l'écran LCD VGA de 3" (diagonale de 7.562 cm, 9210000 points) entouré des nombreux boutons permettant d'accéder aux fonctions. Rappelons que dans un APN réflex, contrairement aux compacts et aux bridges, sauf exception (par ex. mode Live View chez Nikon) l'image n'apparaît sur l'écran qu'après la prise de vue car le capteur est derrière le miroir et l'obturateur ne permet donc pas de prévisualiser le résultat. A droite, les données affichées dans le viseur d'un APN varie énormément d'un appareil et d'une marque à l'autre ainsi qu'en fonction du mode de programme sélectionné. Dans ce modèle on distingue au centre la zone de mise au point par contraste de phase. Documents T.Lombry.

Le viseur ne donne pas toujours une image complète du sujet mais la couvre à plus de 94% de la longueur ou 88% de la surface (0.94x0.94). Même s'il la couvre à 100%, en mode cadence élevée la couverture peut tomber à 97% de la longueur. Concrètement cela à pour effet de faire apparaître sur les images ou au tirage des détails que vous n'aviez pas vu dans le viseur.

Le grossissement du viseur varie entre 0.80 et 0.94x pour un objectif de 50 mm réglé sur l'infini. Un zoom parfois intégré à l'oculaire permet d'agrandir le sujet. En option certains modèles proposent un verre de visée plus clair avec une grille ou une loupe de mise au point. Ces accessoires sont généralement réservés aux modèles de milieu ou haut de gamme.

Actuellement les viseurs les plus grands et les plus lumineux sont ceux de Nikon et Pentax, Canon ayant encore du retard pour une raison inexpliquée, peut être justifiée par le prix plus concurrentiel de ses boîtiers.

La plupart des viseurs permettent de régler la dioptrie entre -2 et +1 dioptres (des lentilles permettent parfois d'atteindre -5 dioptres) et disposent d'un volet d'occultation qui permet d'obturer l’oculaire afin qu'aucune lumière parasite ne contamine le posemètre via le viseur (notamment en UV ou pour les prises de vues nocturnes).

Notons pour éviter toute confusion que les APN bridges (intégrés, tel le Minolta DImage ou certains appareils dit panoramiques) n'utilisent pas de viseur optique mais un viseur électronique dit EVT donnant une image numérique similaire à celle d'un écran TFT. Dans ce cas, si vous vous déplacez, l'image n'est pas fluide dans le viseur ou sur l'écran mais apparaît de manière saccadée. Cette image n'est vraiment pas naturelle et déplaît à la plupart des photographes qui tôt ou tard acheteront un APN réflex.

Le miroir réflex

Le but du miroir réflex est de transmettre l'image passant par l'objectif au viseur afin que vous puissiez vérifier la prise de vue avant de déclencher l'obturateur.

Seul inconvénient, il se relève uniquement au moment du déclenchement pour laisser passer la lumière vers le capteur. Ce n'est donc qu'après que le capteur ait enregistré l'image qu'elle peut être visualisée sur le moniteur.

Si vous souhaitez visualiser l'image avant la prise de vue (comme sur un APN compact, bridge ou une caméra vidéo), vous devez utilisez un APN disposant soit d'un second capteur généralement placé dans le viseur soit un APN sans miroir réflex et disposant d'un obturateur électronique. C'est également pour cette raison que les APN réflex ne peuvent pas enregistrer de séquences vidéos contrairement aux modèles compacts.

Pour visualiser l'image sur l'écran fixé au dos de l'appareil avant la prise de vue, Olympus puis Canon et aujourd'hui toutes les marques de réflex utilisent ce qu'ils appelent la fonction "Live View" : l'image apparaît en temps réel sur l'écran LCD sans obscurcissement de la visée durant la mise au point. L'avantage est de ne plus être obligé de coller l'oeil au viseur durant la prise de vue tout en gardant la possibilité de pouvoir cadrer l'image comme avec un APN compact ou un bridge. Seul inconvénient, au moment du déclenchement, l'image disparaît un court instant qui est plus ou moins long selon les modèles. 

Complété par un écran orientable, cette fonctionnalité est très utile lorsque vous devez cadrer main levée (au-dessus de la foule ou d'un obstacle) ou au raz du sol, bref dans toutes les conditions où l'écran est invisible.

A voir sur YouTube : Nikon D300 Live View Mode

A gauche, aspect du miroir réflex du Nikon D200 dans lequel se reflète le verre de visée. A droite, les deux trajets suivis par un rayon lumineux : une fraction de la lumière est réfléchie vers le capteur CCD "3D couleur" (posemètre) situé sur le plancher de la chambre noire où se situe également les capteurs de l'autofocus

Sur les APN, un motif se réfléchit sur le miroir réflex. Il est utilisée par le système de mesure d'exposition et l'autofocus. Ce motif se réfléchit dans le viseur et, sur certains APN, les zones de mise au point sont éclairées en rouge au moyen d'une LED.

Ce motif correspond en fait à l'image passive d'un verre de visée parfois amovible tel le Katz Eye situé au-dessus du miroir, juste sous le pentaprisme. Quant au trajet réel de la lumière, dans le Canon EOS 20D par exemple, le miroir réflex ne réfléchit que 60% de la lumière vers le viseur, les 40% restant étant réfléchis vers les cellules d'exposition et l'autofocus, d'où la perte de luminosité dans le viseur.

Notons également que sur la plupart des modèles le miroir réflex peut être relevé manuellement, une option intéressante si l'appareil est sensible aux vibrations ou pour assurer le nettoyage du filtre protégeant le capteur.

Enfin, parmi les problèmes inattendus, lorsque le miroir se rabaisse, il peut produire un bruit suffisamment important pour déranger un public venu écouter une représentation en mélomane ou assister à une cérémonie. Le Nikon D200 par exemple n'est pas réputé pour son silence. On peut toutefois réduire ce bruit en plaçant l'appareil dans une sacoche ou un étui spécialement adapté. C'est un problème récurrent des appareils réflex bien que certains modèles disposent d'un mode de déclenchement silencieux (par ex. Canon EOS-1D Mark III, Nikon D7000, etc).

Le moniteur et l'écran de contrôle

Ce qui frappe le plus le novice ou l'amateur encore habitué aux réflex traditionnels, c'est le fait que l'image enregistrée par un APN s'affiche sur un écran couleur placé au dos de l'appareil tandis que l'ensemble des paramètres s'affichent sur un écran N/B situé au-dessus du boîtier (voir plus bas).

Le moniteur

Le moniteur est un écran couleur LCD (à cristaux liquides ou Liquid Crystal Display) de technologie TFT (Thin-Film Transistor). Il s'agit donc d'un écran plat qui tire profit des propriétés de polarisation de la lumière et de biréfringence des cristaux liquides en phase nématique. Cela permet de contrôler la transparence de l'image en fonction d'un champ électrique. Un écran LCD n'émet donc pas de lumière et doit donc être (rétro) éclairé.

Sans entrer dans les détails techniques, la plupart des écrans actuels des APN exploitent la technologie TFT à matrice active (un film de transistors remplace l'ancienne grille arrière faite d'électrodes) qui permet d'obtenir un temps de réponse inférieur à 10 ms et donc instantané à l'oeil nu. En revanche, le contraste est limité à environ 300:1, ce qui rend la lecture difficile en plein Soleil. Mais la technologie évolue.

Ce moniteur à haute résolution est rétro-éclairé, offrant l'avantage de reproduire exactement l'image du sujet telle qu'elle a été enregistrée dans ses couleurs et sa luminance réelles. La plupart des moniteurs couvrent le champ d'un super grand-angle (170°).

A gauche, le moniteur fixe de 3" (921000 pixels) et extra-large du Pentax K-5. A droite, le moniteur LCD orientable de 2.5" (215250 pixels) de l'Olympus E-330.

Cet écran constitué de verre hautement résistant affiche l'image quel que soit le rayonnement, UV, visible ou IR, puisque le capteur de l'APN convertit n'importe quel photon auquel il est sensible en électrons. On y reviendra.

Rappelons que sur la plupart des APN réflex, il est impossible de cadrer et de visualiser l'image sur le moniteur avant la prise de vue du fait que le capteur est placé derrière le miroir réflex. Toutefois, comme nous l'avons expliqué de plus en plus de modèles proposent un mode "Live View" qui affiche l'image sur le moniteur avant la prise de vue. Mais dans ce cas, l'image n'apparaît plus dans le viseur.

La diagonale du moniteur varie selon les modèles entre 38 et 75 mm (1.5-3") et contient entre 150000 (1.5") et 1040000 pixels (3"). L'image devient confortable et lisible à partir d'une diagonale de 50 mm (2") ou une définition de 450000 pixels, ce qui correspond à un écran de 3 x 4 cm.

Après la prise de vue, cet écran permet généralement d'afficher l'image en plein format ou sous forme d'images réduites. Certains APN permettent également de faire un zoom sur une zone de l'image, d'afficher un histogramme de la distribution des couleurs RGB et de la luminosité après la prise de vue ainsi que les zones surexposées de l'image (les zones "brûlées" clignotent).

Enfin, cet écran permet d'accéder à toutes les options de configuration et de prise de vue. Lors de la première utilisation vous allez peut-être vous y perdre mais avec un peu d'habitude vous parcourrez aisément ce labyrinthe de menus et de fonctions. En général on accède à chaque option avec un jeu de deux boutons (directions et validation), un bouton multifonction ou une molette associée à un bouton de validation.

Aspect du moniteur lorsqu'il est mis sous tension. A gauche, l'un des nombreux menus de configuration du Canon EOS 20D. On peut lui reprocher d'être un peu désordonné et sombre. A droite, le menu "Shooting" (prise de vue) du Nikon D80. La plupart des APN disposent de 4 ou 5 menus de ce type chacun comprenant dix à quinze paramètres ajustables. On mémorise rapidement leur ordonnance. Ces menus sont parfois très colorés ce qui améliore leur ergonomie. Seul l'écran LCD de contrôle situé au-dessus du boîtier s'affiche en N/B.

Selon les modèles d'APN certains menus sont mieux organisés et plus colorés que d'autres. Quand il s'agit d'afficher du texte sur ce petit écran, la taille des caractères est parfois trop petite si vous n'avez plus une bonne vue. Même si le contraste est maximum, certains personnes peuvent avoir des difficultés pour lire les options des menus, notamment quand elles sont simplement surlignées d'un cadre bleu foncé sur fond noir (dire qu'il a a fallut être ingénieur pour l'inventer !). D'autres modèles d'APN, et parfois vendus par le même constructeur mais dans une autre gamme, sélectionnent votre choix en utilisant un curseur sur fond clair, jaune ou beige par exemple, ou jouent sur le contraste ou le relief des caractères pour souligner la sélection courante. C'est évidemment beaucoup plus ergonomique.

Cela vaut la peine d'explorer ce menu avant l'achat au risque de devoir passer quelques années avec une structure de menus, une taille de caractères ou des couleurs qui vous déplaisent.

Le principal inconvénient du moniteur LCD ou TFT est de ne pas être protégé des abrasions mécaniques et de ce fait, bien qu'il soit parfois placé en retrait du profil du boîtier, vous avez toutes les chances de griffer l'écran. Quelques appareils disposent d'une protection en plastique optionnelle qui se pose sur le moniteur et le protège de l'abrasion mécanique et des poussières, une option très utile si vous portez l'appareil en bandoulière autour du cou ou les rares fois où vous le poserez sur son dos.

L'intérêt du moniteur orientable

Comme nous l'avons dit, certains APN réflex ont hérité d'un moniteur orientable qui fut inventé pour les compacts. En effet, on le trouve pour la première fois sur l'APN Nikon Coolpix 4500 de 4 MPixels sorti en 2002 puis sur le Canon PowerShot A80 de 4 Mpixels sorti en 2003. Mais il faudra des années avant que les fabricants de réflex le proposent et encore, uniquement sur certains modèles de leur gamme, et tous ne l'ont pas encore adopté.

Le Canon 700D (série Rebel T5i) de 18 Mpixels équipé d'un écran orientable de 1.04 millions de pixels (850€ en 2013).

Cet écran orientable et tactile est maintenu par une charnière fixée le plus souvent soit sur le bas soit sur le côté gauche (à droite ce n'est pas possible en raison du grip), les deux solutions présentant la même souplesse d'utilisation.

Notons que Sony a proposé en 2012  un écran LCD d'appoint orientable (Sony CLM-V55 de 5" à 400€) pour son réflex Alpha et ses Handycam qui se fixe sur le sabot du flash. Il est équipé d'un pare-soleil et d'une fonction zoom.

Une fois encore Sony faire preuve d'imagination.

Lors du choix d'un APN de ce type, il faut seulement s'assurer que la fixation est robuste et qu'elle permette à l'écran de pivoter non seulement dans les deux plans mais soit également capable de pivoter sur lui-même sur 180° voire 360°.

L'écran orientable fut considéré au début comme un gadget car sur les premiers modèles il n'était pas couplé au mode "Live View" et ne permettait pas de voir l'image sur l'écran en même temps que l'on visait le sujet. Vu sous cet angle, c'était effectivement un gadget !

A présent que le mode "Live View" s'est généralisé, l'écran orientable est vite devenu indispensable pour de multiples raisons :

- lorsque la position de l'APN ne permet plus d'accéder à l'écran fixe ou au viseur (toutes les positions "acrobatiques")

- lorsque le dos de l'APN est en plein Soleil et que l'écran ne peut pas être abrité, rendant l'image illisible.

- lorsqu'on souhaite réaliser une photographie discrète sans ostensiblement mettre l'oeil au viseur.

En fait pour un photographe de terrain, il y a autant de prises de vues acrobatiques que de situations normales ! On ne peut donc qu'en faire l'éloge comme l'a fait Laurent Breillat.

L'écran de contrôle

Le second écran LCD dit de contrôle est réservé à l'affichage des paramètres de prise de vue et du statut des commandes générales. Il reprend en fait les fonctions et modes de fonctionnement essentiels l'appareil sous forme texte et graphique. Il est généralement rétro-éclairé en blanc, en vert ou en orange. Son éclairage peut être activé selon différents modes : par le bouton de mise générale sous tension, lors de la mesure d'exposition ou encore à la pression sur n'importe quel bouton.

L'écran LCD de contrôle du Canon EOS 20D (gauche) et du Nikon D700 (droite). Notons qu'il peut être rétro-éclairé lors de la mise sous-tension de l'appareil.

L'obturateur

Un obturateur est un dispositif qui permet de contrôler la durée d'exposition d'un capteur photosensible. Il peut également être utilisé pour gérer les impulsions lumineuses d'un flash ou d'un projecteur. Il existe différents types d'obturateurs : central (à iris), plan focal (à rideaux), rotatif (à volet ou secteur) et électronique.

Il ne faut pas confondre l'obturateur électronique avec l'obturateur mécanique contrôlé électroniquement. Dans ce dernier cas, c'est un système électronique ou magnétique qui déclenche la fermeture de l'iris ou du 2eme rideau. Cela n'a rien à voir avec le système électronique des APN.

Généralement un obturateur mécanique est testé entre 0 et 40°C et supporte moins de 85% d'humidité. Certains modèles tel celui de l'ancien Nikon F-1 pouvait fonctionner entre -30 et +60°C et supporter jusqu'à 95% d'humidité. 

Aujourd'hui, les APN compacts et plusieurs modèles de bridges n'ont plus d'obturateur mécanique mais disposent uniquement d'un obturateur électronique, donc sans partie mobile. Seuls quelques APN réflex et modèles bridges utilisent toujours un obturateur mécanique, parfois secondé par un obturateur électronique. Nous reviendrons sur le rôle de l'obturateur mécanique lorsque nous discuterons de la synchronisation du flash car, ainsi que nous allons le voir, il ne semble pas prêt de disparaître.

Fonctionnement de l'obturateur électronique d'un APN

En prenant l'analogie de l'écran LCD, c'est le passage ou non d'un signal électrique qui va activer ou désactiver le capteur, décharger les photodiodes (les "pixels") ou les rendre aussi froides que du métal (nous verrons page suivante le fonctionnement et les caractéristiques des capteurs photosensibles).

Schéma de fonctionnement de l'obturateur électronique d'un APN en cours d'exposition. Vous trouverez une animation Java sur le site d'Olympus.

En résumé, le principe relève de la technologie CCD (charge-coupled device), c'est-à-dire du transfert de charges électriques. Sachant cela on comprend déjà un peu mieux comment peut fonctionner un obturateur électronique. 

Cet obturateur est en fait constitué d'électrodes placés dans le capteur même. Cet obturateur électronique assure la gestion du temps d'intégration (la durée d'exposition) de chaque photodiode et donc également le transfert des charges vers la broche de sortie du CCD où l'information est mesurée.

Avant exposition, les électrodes étant portés à des potentiels donnés par le constructeur, le silicium de type P (attracteur d'électrons) de la photodiode accumule des électrons mais ne les décharge pas. 

En cours d'exposition, grâce à un dispositif électronique (control gate), il s'opère un chute de potentiel dans les électrodes qui permet aux électrons accumulés d'être transférés dans un puits de potentiel, une sorte de trappe au niveau de la diode photosensible. Ce système empêche également de saturer les amplis de sortie. Dès cet instant la charge est mesurée de façon séquentielle grâce à des registres (mémoires) à décalage. 

Ce temps d'intégration est géré par une horloge très rapide (~1 GHz soit 109 cycles/s) et dépend du temps d'exposition. C'est la fréquence du rayonnement qui détermine la quantité d'électrons. Il y en aura donc beaucoup moins en UV qu'en lumière visible ou en IR. Ce système intervient également dans la fonction "antismearing" de chaque photodiode (qui évite les traînées verticales dans les images de sujets en mouvement) et la répartition de la réponse des canaux R, G et B.

L'obturateur électronique permet d'effacer simultanément la charge (le contenu) de toutes les photodiodes sans affecter les registres à décalage, et donc de contrôler le temps de début (lecture) et de fin d'intégration (flushing). Les photodiodes sont ensuite réinitalisées pour l'exposition suivante. Le temps d'exposition d'un obturateur électronique standard varie entre 1/16000eme et la pose B.

L'obturateur électronique joue donc le même rôle qu'un obturateur mécanique à la différence que les photons captés ne vont pas s'accumuler mais sont transformés en charges électriques puis évacués très rapidement des photodiodes vers des registres.

 Dans ces APN, le capteur est donc bien visible au fond du boîtier, ce qui le rend très vulnérable à toute agression extérieure, notamment vis-à-vis des poussières et des grains de sable qui peuvent se déposer sur le filtre placé devant le capteur si vous l'utilisez dans des environnements très venteux ou en bordure de mer par exemple. Il faut en tenir compte et ne pas trop exposer l'APN dans ces conditions et procéder au nettoyage régulier et prudemment du capteur. On y reviendra. 

Rappelons que la plupart des APN réflex sont toujours équipés d'un obturateur mécanique. Quant aux images sur lesquelles vous verriez le capteur au fond du boîtier, dites-vous que le miroir réflex a été relevé manuellement et l'obturateur mécanique a été ouvert en pose B ou T afin qu'on puisse voir le capteur.

L'obturateur mécanique des APN réflex

Après Nikon qui sortit en 2005 les D50 et D70 disposant d'un obturateur électronique et mécanique à rideau, la même année Canon sortit l'EOS 350D également équipé d'un obturateur mécanique, rapidement suivi par l'EOS 5D (12.8 Mpixels, 2600 €).

Pour tirer avantage du capteur plein écran, "full frame" de 24 x 36 mm, ce réflex utilisa pour la première fois un obturateur plan focal à déplacement vertical (à gauche). Bien que le concept existait déjà sur l'EOS D30, celui-ci était de taille supérieure, plus perfectionné et deux fois plus rapide.

Les deux rideaux sont chacun constitués de quatre lames, trois en KN Mylar et la quatrième en Duralumin hautement résistant, capables de soutenir 100000 expositions entre 1/8000eme et 30 secondes plus la pose B. 

Notons que l'obturateur du Nikon D3 constitué de Kevlar et carbone supporte 300000 déclenchements alors qu'un APN de milieu de gamme est garanti pour 150000 déclenchements.

Afin de protéger le capteur plus efficacement, il est équipé d'un filtre anti-aliasing multifonction (deux filtres passe-bas, un filtre IR bloquant et un filtre de phase). Nous verrons dans un autre article quel est le rôle exact du filtre anti-aliasing ou anti-crénelage.

D'ores et déjà ces solutions semblent regagner de l'intérêt. Ainsi, en 2006 Nikon a poursuivi dans cette voie, équipant son D80 (10.2 Mpixels, 1300 €) d'un obturateur uniquement mécanique piloté électroniquement.

Allons-nous revenir au bon vieil obturateur mécanique ? En fait il n'a jamais vraiment quitter les tiroirs des constructeurs. Il a seulement évolué, passant du dispositif purement mécanique et aux performances limitées à un système asservi électroniquement ou électromagnétiquement, capable de soutenir des cadences très élevées et au moins deux fois plus d'obturations que l'ancien système. Nous verrons avec le temps si cet élément survivra et se perfectionnera encore.

La cadence des images

L'obturateur est capable de réagir très rapidement et de manière répétée. La plupart des APN supportent un "burst rate" de 2 à 3 images/seconde ou fps.  A ne pas confondre avec l'effet stroboscopique du flash qui permet de décomposer un mouvement sur une seule image.

Une cadence plus élevée se sélectionne simplement dans le menu de l'APN et ne dépend nullement de l'ampérage disponible puisque l'APN épuise d'abord la première batterie avant de passer à la suivante. Mais en amont, elle requiert un bus de données rapide et suffisamment de mémoire.

Le Nikon D700 "full frame" de 12.1 Mpixels (2600 € en 2008 sans optique), petit frère du D3. Vitesses entre 30 sec et 1/8000e + pose B. Synchro flash à 1/250e sec, mode rafale jusque 8 fps.

Concrètement, la cadence maximale dépend du taux de transfert entre le capteur et le processeur d'image, de la quantité de RAM disponible pour la mémoire-tampon (buffer) qui va assurer le stockage des données (démosaïsation de la grille de Bayer et construction de l'image) et du taux de transfert des données vers la carte-mémoire. S'il y a un goulet d'étranglement à l'une de ces étapes, la cadence va automatiquement diminuer. Sur les APN performants on arrive à des cadences de 7 à 11 fps. On y reviendra.

Certains APN atteignent des cadences élevées mais au détriment de la définition. Ainsi, si le Nikon D2X présente une définition de 12.4 Mpixels à 5 fps, elle chute à 6.8 Mpixels à 8 fps.

Le "burst" ou "firing" mode n'est jamais continu durant un période indéterminée mais est généralement marqué par des temps d'attente. Ainsi le Nikon D80 est capable de prendre 15 images d'affilée à 2.5 fps mais il marque ensuite une pause de 5 secondes avant de pouvoir reprendre la cadence. Le Canon EOS 400D peut prendre 10 images à 2.7 fps puis doit rester au repos durant 6.5 secondes. Quant au Sony Alpha DSLR-A100, il garantit 13 images RAW à 2.5 fps puis ralentit à 1.3 fps, mais il ne s'arrête pas tant que la carte n'est pas remplie ou la batterie n'est pas épuisée.

Pour couvrir une action rapide, le photographe scientifique, de sport, animalier ou d'actualité ne peut pas toujours se contenter de ces performances. Généralement il a besoin d'une cadence de 5 à 10 fps, ce qui signifie souvent acheter un APN de milieu ou haut de gamme.

Même à cadence élevée, si le sujet est très rapide, le photographe risque encore de rater l'évènement ou d'enregistrer une image floue. Essayez de capturer l'éclatement d'une goutte d'eau dans toute sa netteté (au flash à 1/500e ou en pleine lumière à >1/3000 sec), le vol d'un insecte ou le vol stationnaire d'un colibri (80 battements d'ailes/sec), la course d'une Formule 1 vue de profil (370 km/h ou 103 m/s par Antonio Pizzonia en 2004) ou la course d'un guépard (110 km/h ou 30 m/s) et vous comprendrez la difficulté ! Comme on dit dans ces cas là : beaucoup ont abandonné... En effet, dans ces conditions il est parfois plus pratique d'utiliser des techniques de synchronisation ou tout simplement une caméra à haute vitesse.

Ceci dit, nous verrons à propos des flashes qu'avec quelques accessoires vous pouvez obtenir d'excellents résultats.

A propos du time-lapse

Le "time-lapse" est une technique cinématographique consistant à enregistrer (photographier ou filmer) des images à une vitesse plus lente que celle de leur projection. Le film projeté en accéléré permet de visualiser des mouvements normalement imperceptibles en raison de leur lenteur.

Ces documents ne nécessitent donc pas des prises de vue à cadences élevées ni même de disposer d'un APN à obturateur ultra rapide ou haut de gamme. Au contraire. Cette technique se contente très bien de temps d'expositions ordinaires voire même de poses B dans le cas de la photographie de la Voie Lactée.

Si le sujet vous intéresse, consultez l'article suivant pour plus de détails.

A consulter : Vidéo time-lapse ou la projection en accéléré

Accessoires

Certains APN disposent au sommet du boîtier d'un sabot porte-accessoire (notamment pour le flash portatif) au standard ISO 518, pour les autres modèles le flash est intégré au pentaprisme.

Le boîtier dispose également d'un emplacement pour la ou les cartes-mémoires et de connecteurs supplémentaires permettant par exemple de fixer un flash externe, une commande à distance ou de relier l'appareil à un ordinateur par un port USB, Firewire ou Wi-Fi. On reviendra sur ces détails.

Héritage des modèles argentiques, un boîtier numérique dispose également de boutons pour tester la profondeur de champ, déverrouiller l'objectif et parfois l'autofocus ou encore pour activer ou désactiver le réducteur de vibration.

Enfin, la base du boîtier dispose d'un pas de vis standard de 1/4" (ISO 1222) pour pouvoir le fixer sur un trépied ou sur le grip d'alimentation et, le cas échéant, du volet d'accès à la batterie.

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Le capteur photosensible

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