Obturateur électronique vs obturateur mécanique

L'obturateur d'un appareil photo contrôle la durée d'exposition du capteur à la lumière pour enregistrer une image. Le temps d'exposition est déterminé par la vitesse d'obturation.

Tous les appareils photo Canon EOS sont équipés d'un obturateur mécanique, et certains disposent en plus d'un obturateur électronique, comme l'EOS 90D et l'EOS-1D X Mark III. Tous les appareils photo hybrides du système EOS R disposent de deux types d'obturateurs. Dans cet article, nous expliquerons la différence entre les obturateurs électroniques et les obturateurs mécaniques, leur fonctionnement et les avantages et inconvénients de chacun.

Dans un appareil photo reflex ou hybride récent, l'obturateur mécanique comporte deux rideaux, chacun composé de plusieurs lames, qui s'ouvrent pour laisser la lumière atteindre le capteur, puis se referment à la fin du temps d'exposition défini. Il utilise deux rideaux pour que l'exposition soit homogène sur l'ensemble du capteur. S'il n'y en avait qu'un, cela reviendrait à lever et baisser immédiatement le store de votre fenêtre : la première partie du capteur à être exposée serait également la dernière, et l'exposition serait inégale. Au lieu de cela, le rideau avant est initialement fermé et le rideau arrière ouvert. Le rideau avant s'ouvre, l'exposition démarre, et après le temps d'exposition défini, le rideau arrière se ferme pour terminer l'exposition. Les deux rideaux se déplacent dans la même direction (par exemple, de haut en bas), de sorte que toutes les parties du capteur sont exposées pendant la même durée. L'utilisation de deux rideaux signifie également que le temps d'exposition est déterminé par l'écart de temps entre la première ouverture et la seconde fermeture, qui peut être contrôlé très précisément.

Contrairement à un obturateur mécanique, un obturateur électronique ne comporte aucune pièce mobile. Les informations d'image sont recueillies par le capteur pendant le temps d'exposition défini, qui peut être bien plus court que n'importe quel mécanisme pourrait le supporter. Cependant, pour des raisons techniques telles que la bande passante électronique, les données du capteur ne peuvent pas être enregistrées en une seule fois et doivent être lues séquentiellement, une ligne (ou plusieurs lignes) de pixels à la fois, un peu comme une tête de scanner qui se déplace vers le bas du lit d'un scanner à plat. Résultat : la « vitesse d'obturation » (c'est-à-dire le temps d'exposition) peut être bien plus rapide, mais la vitesse de lecture peut générer des limitations et des problèmes potentiels.

Les obturateurs électroniques présentent plusieurs avantages, mais l'un des plus évidents est qu'ils offrent des vitesses d'obturation plus rapides (expositions plus courtes) que les obturateurs mécaniques. Sur l'EOS R3, par exemple, la vitesse d'obturation la plus rapide avec l'obturateur mécanique est de 1/8000 s, et de seulement 1/64.000 s avec l'obturateur électronique. Cela permet de figer une action plus rapide et de saisir davantage de moments sur le vif.

Les obturateurs électroniques peuvent également augmenter la fréquence maximale de prise de vue en continu. Sur l'EOS R5 et l'EOS R6, par exemple, la cadence d'enregistrement passe de 12 im./s (images par seconde) avec l'obturateur mécanique à 20 im./s avec l'obturateur électronique, et sur l'EOS R3, l'augmentation est encore plus spectaculaire, passant de 12 im./s avec l'obturateur mécanique à 195 im./s avec l'obturateur électronique.* 

De plus, comme un obturateur électronique ne comporte aucune pièce mobile, il ne produit aucun bruit. Cela ouvre de nouvelles possibilités de prise de vue, et permet aux photographes de travailler dans des endroits auparavant interdits. Certains événements sportifs tels que les tournois de tennis, de billard et de golf, par exemple, ont des règles strictes et les bruits de l'appareil photo ne doivent en aucun cas distraire les joueurs à un moment crucial. Avec un obturateur électronique, le problème ne se pose plus. Avec un obturateur silencieux, les photographes peuvent prendre des photos lors d'une représentation théâtrale ou d'un concert de musique classique sans pour autant gêner le public. La prise de vue silencieuse peut s'avérer pratique dans de nombreux cas de figure, des portraits de bébés à la photographie de cérémonies de mariage en passant par la documentation de discours et d'événements.

Enfin, un avantage clé d'un appareil photo hybride par rapport à un reflex est qu'il n'y a pas de mouvement du miroir pour introduire des vibrations au point de capture. Un obturateur électronique présente un autre atout majeur : comme il n'a pas de pièces mobiles, même le flou de bougé relativement faible produit par le « choc de l'obturateur » est éliminé.

Le problème potentiel le plus important avec les obturateurs électroniques est l'effet « d'obturateur roulant ». Comme les informations d'imagerie sont lues à partir des pixels du capteur tranche par tranche, un sujet très rapide peut se déplacer pendant le temps nécessaire pour lire l'ensemble du capteur. Résultat : le sujet apparaît déformé sur l'image. Un train à grande vitesse, par exemple, peut se trouver juste à mi-chemin du cadre lorsque la ligne supérieure de pixels est lue, mais près du bord du cadre au moment où la ligne inférieure est lue. Résultat : le train apparaîtra déformé sur l'image. La vitesse d'obturation (ou, plus précisément, le temps d'exposition) est toujours de 1/8000 s (selon les paramètres définis) ; mais chaque tranche de l'image très légèrement différente, à 1/8000e de seconde près.

Les progrès de la technologie des capteurs, tels que la conception empilée de la puce CMOS rétro-éclairée de l'EOS R3, permettent des vitesses de lecture beaucoup plus rapides qu'auparavant, ce qui réduit considérablement la distorsion de l'obturateur roulant. Une autre évolution est l'obturateur global (ou obturateur total), qui lit les informations de l'ensemble du capteur en une seule fois plutôt que ligne par ligne. Toutefois, cette technologie est très complexe, elle ajoute à la fois du bruit sur l'image et impacte également son coût, et ne permet pas encore de produire des photos de très haute qualité. Aussi, bien qu'elle soit utilisée dans certaines applications vidéo, elle n'est pas pratique pour la vidéo ou les photos, où la qualité de l'image est cruciale.

Avec un obturateur électronique, le scintillement de certaines sources lumineuses, telles que les lampes fluorescentes et LED, peut également générer des bandes, car la luminosité et la couleur de la scène changent pendant la période de lecture du capteur. De la même manière, il peut être difficile de synchroniser un flash avec un obturateur électronique, car la plupart des flashs produisent une lumière très brillante, mais très brève. Résultat : l'intensité de l'éclairage n'est pas maintenue pendant la durée de lecture du capteur. Cependant, ces problèmes peuvent également survenir dans certaines circonstances avec des obturateurs mécaniques. Les dernières technologies de l'EOS R3 incluent la détection des scintillements haute fréquence avec l'obturateur électronique et également la synchronisation du flash avec l'obturateur électronique, à des vitesses d'obturation allant jusqu'à 1/180 s (très proche de 1/200 s, vitesse possible avec l'obturateur mécanique) et ce, avec des flashs Canon Speedlite ou des flashs tiers.

Les obturateurs mécaniques sont utilisés par les photographes depuis de nombreuses années et offrent encore quelques avantages par rapport aux obturateurs électroniques. Tout d'abord, bien que les obturateurs mécaniques exposent également le capteur par « tranches » à des vitesses d'obturation plus élevées (voir l'illustration ci-dessus) et puissent donc générer des bandes ou une exposition inégale et une couleur variable sous des sources lumineuses scintillantes, ces problèmes sont bien moins fréquents avec les obturateurs mécaniques qu'avec les obturateurs électroniques.

Deuxièmement, l'un des avantages les plus couramment cités de l'utilisation d'un obturateur mécanique est la réduction de la distorsion de l'obturateur roulant. L'effet demeure parfois, mais a tendance à être moins perceptible avec un obturateur mécanique qu'avec un obturateur électronique sur un appareil photo lorsque la vitesse de lecture du capteur est relativement lente. 

Enfin, la vitesse de synchronisation du flash d'un obturateur mécanique est bien souvent supérieure à celle d'un obturateur électronique, bien qu'elle dépasse rarement 1/250 s environ dans tous les cas, car à des vitesses d'obturation plus élevées, même avec un obturateur mécanique, le capteur est exposé à travers une fente mobile et il n'y a aucun moment où l'ensemble du cadre est éclairé par le flash.

En effet, un obturateur mécanique possède des pièces qui doivent se déplacer avec précision avec des minutages spécifiques. La vitesse d'obturation maximale possible est donc nettement inférieure à celle d'un obturateur électronique. La réactivité d'un obturateur mécanique n'est pas non plus aussi rapide que celle d'un obturateur électronique, ce qui peut à nouveau poser problème lorsque la vitesse est cruciale. Vous ne pourrez pas figer des sujets très rapides ou des moments fugaces aussi efficacement avec un obturateur mécanique qu'avec un obturateur électronique.

De plus, le déplacement des rideaux mécaniques de l'obturateur produit un bruit qui, dans certaines circonstances, peut être assez intrusif ou perturbant. Il peut également provoquer de légères vibrations qui produisent un flou de bougé. Cela peut être particulièrement visible si vous utilisez des téléobjectifs et des vitesses d'obturation relativement lentes.

Enfin, en raison de la nature physique des obturateurs mécaniques, ils finiront fatalement par s'user.

De nombreux appareils photo récents sont équipés d'un obturateur électronique à rideau avant (EFCS) ou d'un d'obturateur électronique à premier rideau (EFSC). Il s'agit d'une combinaison d'obturateur mécanique et d'obturateur électronique. Tous les appareils photo Canon avec Visée par l'écran depuis l'EOS 40D (sorti en 2007) ont cette option, activée par défaut (Prise de vue VÉ silencieuse). Lorsque l'EFCS est activé, l'obturateur mécanique est initialement complètement ouvert (la lumière atteint donc le capteur, ce qui active la Visée par l'écran). Pour prendre une photo, l'exposition démarre électroniquement, mais se termine par la fermeture de l'obturateur mécanique (deuxième rideau).

Cela présente de nombreux avantages. En effet, bien que le système ne soit pas complètement silencieux, il n'est pas aussi bruyant qu'un obturateur entièrement mécanique. Lorsque vous utilisez l'obturateur électronique pour démarrer l'exposition, l'appareil photo est très réactif et les chocs de l'obturateur sont évités. (Le flou de bougé créé par le deuxième rideau n'est pas enregistré, car ce rideau met fin à l'exposition.) L'EFCS permet également une vitesse de synchronisation du flash plus rapide qu'avec l'obturateur mécanique ou l'obturateur électronique. Sur l'EOS R3, par exemple, la vitesse de synchronisation du flash monte à 1/250 s.

L'inconvénient de l'utilisation de l'EFCS est qu'il peut introduire des bandes sous des sources lumineuses artificielles scintillantes, bien que ce ne soit généralement pas aussi grave que lors de l'utilisation de l'obturateur électronique standard. De plus, le bokeh peut devenir un peu chargé ou « nerveux » lorsque des vitesses d'obturation rapides sont utilisées. Enfin, comme le processus utilise toujours le deuxième rideau mécanique, le nombre d'images par seconde reste le même que lors de l'utilisation de l'obturateur mécanique.

Optez pour l'obturateur électronique lorsque vous avez besoin de la vitesse de prise de vue en continu la plus rapide et/ou de la vitesse d'obturation la plus rapide. Il s'agit également du choix logique si vous ne devez pas faire de bruit, car cette technologie est parfaitement silencieuse. 

Toutefois, si vous photographiez sous un éclairage artificiel ou si vous utilisez un flash, l'obturateur mécanique (ou l'obturateur électronique au premier rideau) offre des vitesses d'obturation plus élevées. Si vous constatez que l'obturateur électronique entraîne une distorsion dans les photos, le passage à l'obturateur mécanique ou à l'EFCS devrait résoudre le problème.

Il convient également de noter que, sur tous les reflex EOS Canon et sur les appareils photo hybrides, à l'exception de l'EOS R3, la profondeur de bits maximale passe de 14 bits avec l'obturateur mécanique à 12 bits avec l'obturateur électronique : aussi lorsque vous enregistrez en RAW avec l'obturateur électronique, l'appareil photo enregistre les images avec une gamme de couleurs et de tons légèrement plus restreinte. Cela ne s'applique pas lorsque vous enregistrez des fichiers JPEG ou HEIF, car ces types de fichiers ont déjà une profondeur de bits inférieure.

Comme indiqué, ces problèmes sont plus fréquents avec les obturateurs électroniques, mais peuvent également survenir avec les obturateurs mécaniques. Par conséquent, le simple fait d'utiliser cette technologie (comme généralement recommandé) pourrait ne pas résoudre le problème.

Bien que certains logiciels de retouche et de montage vidéo puissent corriger une partie de la distorsion causée par l'obturateur roulant, il est préférable de la minimiser autant que possible au stade de la prise de vue. Si vous avez de la chance, augmenter la vitesse d'obturation pourra résoudre le problème. Dans le cas d'une vidéo, vous devez également augmenter la fréquence d'enregistrement pour que l'appareil photo scanne le capteur plus rapidement.

La distorsion de l'obturateur roulant est plus prononcée lorsque le mouvement du sujet se fait d'un bord à l'autre du cadre, perpendiculairement au sens de lecture du capteur. Ainsi, changer l'angle de prise de vue pour que le sujet se déplace à 45° ou même à 90° par rapport à l'appareil photo peut réduire la distorsion.

L'effet de bande qui peut être observé sur les images enregistrées dans une lumière scintillante est le résultat de la variation de la luminosité de la lumière au cours du balayage du capteur. La plupart des sources lumineuses artificielles, en particulier les lampes fluorescentes et les LED, scintillent en phase avec l'alimentation électrique en courant alternatif. Aussi, régler la vitesse d'obturation sur 1/50 s (1/60 s aux États-Unis) ou sur 1/100 s (1/125 s aux États-Unis) peut résoudre le problème, mais si ce n'est pas le cas, essayez d'autres vitesses d'obturation pour en trouver une qui corresponde au cycle de scintillement de la source lumineuse. 

Il est également judicieux d'activer la fonction antiscintillement de votre appareil photo (si votre appareil est doté de cette fonction) qui configure l'appareil photo pour détecter le scintillement et retarder légèrement le déclenchement de l'obturateur pour l'éviter pendant l'exposition. Grâce aux avancées de Canon en matière de technologie de capteur, l'EOS R3 est le premier appareil photo hybride EOS à intégrer la détection des scintillements haute fréquence lors de l'utilisation de l'obturateur électronique, ce qui permet d'éliminer les bandes lors de la prise de vue sous des sources lumineuses LED.

Les appareils photo Canon suivants sont équipés d'obturateurs électroniques ainsi que d'obturateurs mécaniques :

EOS R3

EOS R5

EOS R6 Mark II

EOS R6

EOS R7

EOS R10

EOS R

EOS RP

EOS-1D X Mark III

EOS 90D

EOS 850D

EOS M50 Mark II

PowerShot G7 X Mark III

*Réglage de prise de vue en continu Haute vitesse personnalisé, jusqu'à 195 im/s en rafale continue jusqu'à 50 images, disponible sur l'EOS R3 avec la mise à jour du micrologiciel.