On entend souvent parler de vitesse d’obturation, mais savez-vous comment cela fonctionne vraiment d’un point de vue mécanique ? Dans ce Mercredi Pratique, nous allons étudier une pièce importante de tout appareil photo : l’obturateur. Peu connu, l’obturateur fait pourtant partie des éléments essentiels pour prendre une photo car c’est lui qui

Qu’est-ce qu’un obturateur mécanique ?

Historiquement, l’obturateur d’un appareil photo de type reflex ou hybride est un système mécanique située entre l’objectif et le capteur (dans la cague du reflex) qui permet de contrôler la vitesse d’obturation et donc le temps durant lequel le capteur sera exposé à la lumière. L’obturateur est généralement fermé et s’ouvre lorsque l’on appuie sur le déclencheur.

L'obturateur mécanique du Sony A7

L’obturateur mécanique du Sony A7

Aujourd’hui, la majorité des appareils photo récents utilisent un obturateur plan focal à défilement vertical composé de deux rideaux avec plusieurs lamelles métalliques. Lors du déclenchement, le premier rideau s’ouvre, exposant le capteur, puis un second rideau vient refermer l’ouverture, masquant le capteur.

Voici une vidéo en slow motion permettant de mieux comprendre le phénomène :

Les rideaux se déplacent toujours à la même vitesse et c’est le délai de départ du second rideau qui permet de varier la vitesse d’exposition, en exposant une partie plus ou moins large du capteur à la fois.

L’obturateur mécanique avec une vitesse d’obturation lente

Si la vitesse d’obturation est suffisamment lente (inférieure à 1/250s), l’obturateur fonctionne de la manière suivante : le premier rideau s’ouvre et expose le capteur de manière complète pendant une période donnée, puis le second rideau vient recouvrir le capteur et l’exposition est terminée.

obturateur lent

L’obturateur mécanique avec une vitesse d’obturation rapide

Dans le cas où vous fixez une vitesse d’obturation rapide (supérieure à 1/250s), l’obturateur fonctionne de manière un peu différente : le premier rideau s’ouvre et expose une partie du capteur, mais avant que le capteur soit totalement exposé, le second rideau commence déjà à recouvrir le capteur. Ainsi, l’ensemble de l’image n’est pas exposée en même temps mais avec un délai très faible (on parle de millièmes de seconde ici).

obturateur rapide

L’obturateur mécanique avec rideau électronique avant

Sur certains boîtiers récents, notamment chez Sony, il est possible d’activer une option permettant de se passer du premier rideau mécanique. Au moment du déclenchement, le rideau est ouvert et le capteur est allumé. A la fin du déclenchement, le second rideau vient recouvrir le capteur et termine l’exposition. Cette solution permet de réduire les vibrations au déclenchement ainsi que le bruit sonore. Par contre, elle n’est parfois disponible qu’en mode Live-view, lorsque le miroir est relevé.

L’obturateur central

Moins commun que l’obturateur à plan focal, l’obturateur central est une autre forme d’obturateur mécanique. Il se situe généralement à l’intérieur de l’objectif et est utilisé pour les chambres photographiques, certains moyens formats et quelques rares appareils photo numériques compacts comme le Sony RX1rII. Plus onéreux, ce système a cependant l’avantage d’être moins encombrant, plus silencieux et engendre moins de vibrations.

Qu’est-ce qu’un obturateur électronique ?

Avec le numérique, l’obturateur mécanique utilisé dans les appareils photo traditionnels a été remplacé par un obturateur électronique, notamment sur les appareils compacts, bridges ou bien les smartphones.

L’obturateur électronique, au lieu de déplacer des rideaux devant le capteur, va simplement activer et désactiver le capteur numérique de l’appareil, un peu comme pourrait le faire un interrupteur marche/arrêt. C’est un peu plus compliqué que cela d’un point de vue électronique, mais nous ne rentrerons pas dans les détails techniques.

L’avantage principal de ce système est le silence de fonctionnement : lors du déclenchement, l’obturateur électronique est complètement silencieux.

Sur les compacts, ce type d’obturateur est utilisé depuis le début, mais on le voit arriver progressivement sur certains appareils photo hybrides, comme chez Sony avec les secondes versions des appareils A7.

Faut-il privilégier l’obturateur mécanique ou l’obturateur électronique ?

Si l’obturateur électronique est si silencieux, pourquoi ne pas l’utiliser dans tous les nouveaux appareils photo ? C’est la question à laquelle nous allons essayer de répondre en disséquant les avantages et inconvénients de chaque obturateur.

Les avantages de l’obturateur mécanique (ou les inconvénients de l’obturateur électronique)

Parmi les avantages de l’obturateur mécanique, on note un point très important : l’absence du phénomène Rolling Shutter. Aujourd’hui, excepté les compacts avec capteurs CCD qui utilisent un obturateur global (Global Shutter) permettant de capturer la scène dans son ensemble, les appareils avec capteurs CMOS dotés d’obturateurs électroniques capturent et analysent les données de manière séquentielle, ligne par ligne, avec un obturateur rotatif. Ainsi, si vous photographiez un élément qui se déplace vite, ou bien si vous bougez, vous aurez ces fameuses déformations que l’on voit habituellement en vidéo, comme sur ces exemples :

De la même manière, si vous photographiez sous un éclairage artificiel (comme des néons), il est possible que vous obteniez des bandes sur votre image, comme ce fût le cas lors d’un test de l’obturateur électronique avec un Sony A7sII. Ce phénomène n’existe pas avec l’obturateur mécanique.

Obturateur electronique

L’obturateur électronique et les néons ne font parfois pas bon ménage

L’usage d’un obturateur mécanique permet aussi de conserver une qualité d’image optimale. En effet, avec un obturateur électronique, le capteur a tendance à chauffer davantage, ce qui peut engendrer un bruit supplémentaire, surtout en cas de rafale ou d’usage prolongé de l’appareil.

Sur certains boîtiers, l’obturateur mécanique autorise une profondeur d’échantillonnage maximale : RAW de 14 bits en mécanique contre 12 bits en électronique chez Sony par exemple.

Enfin, un point important à noter : seul l’obturateur mécanique permet de gérer le flash correctement. Avec un obturateur électronique, le rolling shutter ne permet pas d’enregistrer correctement le flash et cette fonction est donc désactivée sur les boîtiers disposant uniquement d’un obturateur électronique. Seuls les boîtiers comme le Nikon D70s, qui disposait d’un capteur CCD avec obturateur global pouvaient allier flash et obturateur électronique.

Les avantages de l’obturateur électronique

L’un des premiers avantages présentés plus haut est le silence de fonctionnement. L’obturateur électronique ne provoque aucun mouvement mécanique et donc aucun son. C’est un confort de prise de vue très apprécié lorsque vous photographiez dans un environnement très calme ou que vous ne souhaitez pas déranger votre sujet (ou attirer l’attention sur vous).

L’autre avantage, que l’on découvre notamment avec les appareils photo hybrides, est une rafale plus rapide. En effet, sur certains appareils photo à obturateur hybride, l’usage de l’obturateur électronique permet facilement de doubler la cadence de prise de vue puisqu’ici encore il n’y a pas de pièce mécanique limitant le nombre de photos possibles dans un laps de temps. C’est l’électronique qui est alors le goulot d’étranglement.

Enfin, l’obturateur électronique, couplé à la relève du miroir, permet de réduire les vibrations lors de la prise de vue. C’est pour cette raison que le Nikon D810 propose l’usage d’un rideau électronique avant : couplé à un miroir levé en mode Live View, les vibrations dues aux mouvements du premier rideau et du miroir sont supprimées.

Conclusion

Vous l’aurez compris, aujourd’hui les deux types d’obturateurs sont complémentaires : si l’obturateur mécanique est là pour rester, son compagnon électronique permet d’être plus discret et de réduire les vibrations lors de la prise de vue.

Reste que le jour où les obturateurs électroniques globaux (global shutter) auront remplacé les obturateurs électroniques rotatifs (rolling shutter) et que des innovations permettront de réduire la chaleur émise par les capteurs, il ne restera plus beaucoup d’avantages à conserver un obturateur mécanique. En attendant, les constructeurs cherchent à proposer les deux, comme c’est le cas de Sony avec ses boitiers A7.