{"id":11049,"date":"2023-11-04T17:26:52","date_gmt":"2023-11-04T16:26:52","guid":{"rendered":"https:\/\/irrecams.de\/?p=11049"},"modified":"2023-11-04T17:27:35","modified_gmt":"2023-11-04T16:27:35","slug":"limite-de-la-sensibilite-infrarouge-pour-differents-capteurs-de-camera","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/irrecams.de\/fr\/blog\/2023\/limite-de-la-sensibilite-infrarouge-pour-differents-capteurs-de-camera\/","title":{"rendered":"Limite de la sensibilit\u00e9 infrarouge pour diff\u00e9rents capteurs de cam\u00e9ra"},"content":{"rendered":"

Quelle est la meilleure cam\u00e9ra pour l'infrarouge ? Le mod\u00e8le X est-il plus adapt\u00e9 \u00e0 l'IR que le mod\u00e8le Y ? Apr\u00e8s de nombreuses ann\u00e9es d'exp\u00e9rience, la r\u00e9ponse a toujours \u00e9t\u00e9 : \"Cela ne fait pas vraiment de diff\u00e9rence\". Cette intuition est plus que suffisante pour la photographie IR cr\u00e9ative et l'article pourrait d\u00e9j\u00e0 s'arr\u00eater l\u00e0. Mais pour certaines applications, notamment pour Mesures de l'\u00e9lectroluminescence<\/a> des modules photovolta\u00efques, la sensibilit\u00e9 r\u00e9elle \u00e0 la limite des capteurs de la cam\u00e9ra peut \u00eatre tr\u00e8s importante. Cette hypoth\u00e8se de longue date peut d\u00e9sormais \u00eatre \u00e9tay\u00e9e par quelques mesures solides de divers capteurs CMOS. La soci\u00e9t\u00e9 SurfLabX<\/a> de Taufkirchen a mesur\u00e9 diverses cam\u00e9ras \u00e0 spectre complet modifi\u00e9es par IRreCams dans son laboratoire et nous pouvons examiner les r\u00e9sultats de plus pr\u00e8s.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Un bref r\u00e9sum\u00e9<\/h3>\n\n\n\n

Pour les plus press\u00e9s d'entre nous, voici un bref r\u00e9sum\u00e9 : Tous les appareils photo plein-spectre test\u00e9s \u00e9taient capables de percevoir la lumi\u00e8re infrarouge dans une plage de 1.000 nm \u00e0 1.200 nm. Le fait que le capteur soit un plein format, un APS-C ou un MicroFourThirds ne fait aucune diff\u00e9rence, et le fabricant du capteur (Canon, Panasonic, Sony) ne semble pas avoir d'influence sur le r\u00e9sultat. De m\u00eame, un capteur r\u00e9tro\u00e9clair\u00e9 moderne (BSI) ne pr\u00e9sente pas d'avantage fondamental par rapport aux capteurs r\u00e9tro\u00e9clair\u00e9s standard.
Au-del\u00e0 de 1200 nm, la sensibilit\u00e9 des cam\u00e9ras \u00e9tait quasiment nulle, il est fort probable que le mat\u00e9riau semi-conducteur (silicium) ait atteint ici une limite technique. En fin de compte, on peut dire que toutes les cam\u00e9ras et tous les capteurs de ces derni\u00e8res ann\u00e9es permettent d'obtenir des r\u00e9sultats similaires dans le proche infrarouge.<\/p>\n\n\n\n

Ce qui est d\u00e9terminant pour la qualit\u00e9 d'image, c'est plut\u00f4t le comportement au bruit et la plage dynamique de la cam\u00e9ra (ces chiffres sont disponibles dans le domaine visible gr\u00e2ce \u00e0 divers tests). Des \u00e9l\u00e9ments tels que l'ergonomie, la vitesse de l'autofocus et le parc d'objectifs disponibles devraient \u00eatre des crit\u00e8res bien plus d\u00e9cisifs lorsqu'il s'agit de d\u00e9terminer quelle est la meilleure cam\u00e9ra pour l'infrarouge. Car, comme dans le domaine visible, la r\u00e9ponse \u00e0 cette question est extr\u00eamement subjective.<\/p>\n\n\n\n

Dispositif exp\u00e9rimental et approche qualitative<\/h3>\n\n\n\n

Et maintenant la version longue, voyons d'abord comment les cam\u00e9ras ont \u00e9t\u00e9 test\u00e9es. Un faisceau lumineux monochromatique a \u00e9t\u00e9 dirig\u00e9 directement sur le capteur des cam\u00e9ras via un monochromateur. Aucun objectif n'\u00e9tait mont\u00e9 sur les cam\u00e9ras, le rayonnement pouvait donc atteindre le capteur sans obstacle. Les images ont ensuite \u00e9t\u00e9 prises au format RAW \u00e0 ISO 200 avec un temps d'exposition de 1\/30 s pour pouvoir \u00eatre trait\u00e9es. Voici un collage des diff\u00e9rentes images sans traitement suppl\u00e9mentaire. <\/p>\n\n\n\n

\"Filtre<\/a>
Filtre bloc infrarouge vs. conversion plein-spectre (non trait\u00e9)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Sur le c\u00f4t\u00e9 gauche, on peut voir une Canon EOS RP sur laquelle seul le premier filtre de blocage a \u00e9t\u00e9 retir\u00e9 (la cam\u00e9ra correspond \u00e0 peu pr\u00e8s \u00e0 une conversion astro), sur le c\u00f4t\u00e9 droit, on peut voir une Canon EOS RP plein spectre. A l'\u0153il nu, on peut d\u00e9j\u00e0 voir que seule une conversion plein spectre permet au rayonnement infrarouge sup\u00e9rieur \u00e0 700 nm de produire un signal sur le capteur. Cependant, sans traitement, on ne voit pas grand-chose sur les champs plus sombres. Afin d'am\u00e9liorer la visibilit\u00e9 \u00e0 l'\u0153il nu, les luminosit\u00e9s de toutes les images individuelles ont \u00e9t\u00e9 harmonis\u00e9es \u00e0 un niveau uniforme.<\/p>\n\n\n\n

\"Traitement<\/a>
Traitement du signal pour une meilleure visualisation<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Sur cette image, on voit \u00e0 gauche la version non trait\u00e9e de la RP plein-spectre et \u00e0 droite les images \u00e9claircies du m\u00eame fichier. Comme on pouvait s'y attendre, il y a nettement plus d'informations dans les zones sombres des fichiers RAW que ne le laisseraient supposer les images non trait\u00e9es. Mais en m\u00eame temps, le bruit est \u00e9clairci et augment\u00e9 avec le traitement. Dans les 3 derni\u00e8res images, on peut voir comment le signal r\u00e9el est de plus en plus noy\u00e9 dans le bruit et risque de dispara\u00eetre. <\/p>\n\n\n\n

\"Filtre<\/a>
Filtre bloc infrarouge vs. conversion plein-spectre (\u00e9clairci)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Si nous comparons \u00e0 nouveau la Canon EOS RP sans le premier filtre de blocage avec la RP \u00e0 spectre complet, il est tr\u00e8s clair que sans modification du spectre complet, il n'y a pratiquement plus que du bruit qui passe. Pour la lumi\u00e8re infrarouge, une telle cam\u00e9ra, ou une cam\u00e9ra non modifi\u00e9e, est absolument inutilisable. De temps en temps, on peut voir de petits signaux (par ex. \u00e0 910 - 940 nm), ceux-ci proviennent selon toute vraisemblance du fait que le filtre de blocage encore install\u00e9 pr\u00e9sente de petites \"fuites\" dans l'IR (de petites variations dans la courbe de transmission sont tout \u00e0 fait normales pour les filtres d'interf\u00e9rence).<\/p>\n\n\n\n

Avant d'examiner tous les r\u00e9sultats, voici une comparaison entre un appareil photo APS-C et un appareil photo plein format :<\/p>\n\n\n\n

\"Capteur<\/a>
Capteur d'image APS-C vs. plein format<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Les deux appareils ont \u00e9t\u00e9 convertis au plein spectre et il s'agit dans les deux cas de capteurs BSI \"modernes\". D'un point de vue purement qualitatif, il n'y a pas de grande diff\u00e9rence entre le Fujifilm X-T3 et le Sony A7R III. Les g\u00e9n\u00e9rations actuelles de capteurs, ind\u00e9pendamment de leur taille, ont atteint depuis quelques ann\u00e9es un niveau de performance qui les met quasiment sur un pied d'\u00e9galit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9sultats en d\u00e9tail<\/h3>\n\n\n\n
\"Puissance<\/a>
Puissance du signal des cam\u00e9ras test\u00e9es<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Le graphique du haut r\u00e9sume tous les r\u00e9sultats des tests et montre l'intensit\u00e9 du signal en fonction de la longueur d'onde mesur\u00e9e. Plus la valeur est \u00e9lev\u00e9e pour une longueur d'onde donn\u00e9e, plus le capteur est sensible. Le Canon EOS RP non modifi\u00e9 et le RP sans le premier filtre de blocage ne pr\u00e9sentent clairement aucune sensibilit\u00e9 au rayonnement infrarouge sup\u00e9rieur \u00e0 700 nm, ils se situent tout en bas du graphique. Ce n'est qu'apr\u00e8s une modification de l'infrarouge que le rayonnement peut p\u00e9n\u00e9trer sans obstacle jusqu'au capteur et y \u00eatre d\u00e9tect\u00e9. Toutes les cam\u00e9ras \u00e0 spectre complet pr\u00e9sentent plus ou moins les m\u00eames caract\u00e9ristiques et sont tr\u00e8s proches les unes des autres. Le Panasonic G6 test\u00e9 \u00e9tait \u00e9quip\u00e9 d'un filtre passe-haut de 700 nm, la courbe co\u00efncide avec les autres cam\u00e9ras plein-spectre \u00e0 partir d'environ 750 nm.<\/p>\n\n\n\n

Je voudrais aborder tout de suite une aberration apparente : Le Canon EOS RP \u00e0 spectre complet semble donner des r\u00e9sultats visiblement moins bons que tous les autres appareils test\u00e9s. Apr\u00e8s quelques recherches, il s'est av\u00e9r\u00e9 que les param\u00e8tres de test avaient \u00e9t\u00e9 mal choisis pour cette cam\u00e9ra. Pour une raison quelconque, le bruit de lecture de la RP dans les plages ISO basses (les mesures ont \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9es \u00e0 200 ISO) est nettement plus \u00e9lev\u00e9 que celui des autres cam\u00e9ras (d'un facteur 3). Cependant, \u00e0 partir d'une plage de 3 200 ISO, le bruit de la RP se rapproche de celui des autres cam\u00e9ras et est alors \u00e0 \u00e9galit\u00e9. Si les mesures avaient toutes \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9es \u00e0 des ISO plus \u00e9lev\u00e9s, la RP ne sortirait presque certainement pas du lot et s'alignerait sur les autres r\u00e9sultats.<\/p>\n\n\n\n

Maintenant que nous parlons de bruit, nous devons \u00e9galement examiner le comportement des diff\u00e9rents capteurs en mati\u00e8re de bruit afin de mieux situer les courbes du graphique ci-dessus. Si une cam\u00e9ra \u00e9tait extr\u00eamement bruyante, nous n'aurions en fin de compte mesur\u00e9 que le bruit et non le v\u00e9ritable signal que le capteur nous fournit. Il faut donc \u00e9galement tenir compte du comportement des cam\u00e9ras en mati\u00e8re de bruit lors de l'\u00e9valuation.<\/p>\n\n\n\n

\"Comportement<\/a>
Comportement au bruit des cam\u00e9ras test\u00e9es<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Ce graphique montre le comportement de la fum\u00e9e (SNR) en fonction de la longueur d'onde mesur\u00e9e. Une valeur plus \u00e9lev\u00e9e signifie que la cam\u00e9ra fournit un signal plus \"propre\" et qu'il y a moins de bruit dans l'enregistrement. L\u00e0 encore, toutes les cam\u00e9ras sont plus ou moins proches les unes des autres et pr\u00e9sentent une image similaire. A partir d'une longueur d'onde de 800 nm, les r\u00e9sultats se d\u00e9gradent de plus en plus et tendent vers une limite vers 1.200 nm - ici, on n'observe plus que du bruit. <\/p>\n\n\n\n

Si l'on compare le Fujifilm X-A3 (Frontside Illuminated Sensor) et le X-T3 (Backside Illuminated Sensor), on ne constate pas de diff\u00e9rence notable dans le comportement du signal ni dans le comportement du bruit. Ce type de fabrication du capteur ne semble donc pas avoir d'influence notable sur la sensibilit\u00e9 IR.<\/p>\n\n\n\n

Si l'on consid\u00e8re les deux diagrammes, on peut constater qu'au moins dans la zone int\u00e9ressante pour l'\u00e9lectroluminescence des modules PV (950-1.150 nm), toutes les cam\u00e9ras sont vraiment tr\u00e8s proches les unes des autres. Il est difficile de voir une diff\u00e9rence et de faire une recommandation dans l'une ou l'autre direction.<\/p>\n\n\n\n

Mais essayons tout de m\u00eame de d\u00e9signer un vainqueur. Si nous consid\u00e9rons les deux diagrammes, le Sony A7R III est l'un des meilleurs, tant en termes de comportement du signal que de bruit. Si nous voulions d\u00e9signer un \"pire\" appareil photo, il faudrait, sur la base des donn\u00e9es disponibles, que ce soit le Canon EOS RP. Je tiens \u00e0 souligner une fois de plus qu'il ne s'agit l\u00e0 que de la combinaison des param\u00e8tres de mesure et du traitement interne du signal de la cam\u00e9ra - avec des valeurs ISO plus \u00e9lev\u00e9es, la RP serait presque certainement \u00e0 \u00e9galit\u00e9 avec les autres cam\u00e9ras (des valeurs ISO \u00e9lev\u00e9es sont justement utilis\u00e9es pour la mesure de l'\u00e9lectroluminescence des modules photovolta\u00efques).<\/p>\n\n\n\n

Mais qu'est-ce que cela signifie dans la pratique, si nous consid\u00e9rons le \"gagnant\" et le \"perdant\" c\u00f4te \u00e0 c\u00f4te ?<\/p>\n\n\n\n

\n
\""Gagnant"<\/a><\/figure>\n\n\n\n
\""Gagnants"<\/a><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Aussi bien dans la version non trait\u00e9e que dans la version \u00e9claircie de la s\u00e9rie de tests, des diff\u00e9rences sont certes visibles dans les longueurs d'onde plus \u00e9lev\u00e9es, mais en principe, on obtient avec les deux cam\u00e9ras des r\u00e9sultats qui, dans la pratique, ne divergent plus autant. Dans les longueurs d'onde sup\u00e9rieures, les deux cam\u00e9ras \u00e9mettent du bruit, mais le c\u00f4ne de lumi\u00e8re reste n\u00e9anmoins reconnaissable. <\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Les r\u00e9sultats des autres appareils se situent tous quelque part entre les deux, avec une tendance \u00e0 se rapprocher des r\u00e9sultats du Sony. Cette s\u00e9rie de tests ne comprend pas de capteurs empil\u00e9s, il serait \u00e9galement int\u00e9ressant de comparer un capteur monochrome. Peut-\u00eatre aura-t-on l'occasion de mesurer cela \u00e0 nouveau \u00e0 l'avenir. En attendant, j'aimerais revenir \u00e0 mon sentiment initial : \"Cela ne fait pas une grande diff\u00e9rence\".<\/p>\n\n\n\n

Je tiens \u00e0 remercier encore une fois chaleureusement la soci\u00e9t\u00e9 SurfLabX<\/a>Nous tenons \u00e0 remercier tous les participants, et en particulier M. Karpen, pour la mise \u00e0 disposition des r\u00e9sultats de mesure et les \u00e9changes int\u00e9ressants sur la technique des cam\u00e9ras.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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