L'obturation électronique est aussi vieille que la conception des capteurs, mais son utilisation en photographie est relativement récente. Quels sont les avantages et les inconvénients de cette technologie, notamment par rapport à l'obturation mécanique ?

Comprendre l'obturation

L'oburation mécanique

Le principe de l'obturation en photographie est fondamental puisqu'il s'agit du temps pendant lequel la surface sensible (pellicule argentique, capteur...) est exposée. Selon la sensibilité du support photographique, le temps d'exposition varie, et peut aller de plusieurs secondes à quelques fractions de seconde.

Pour déterminer le début et la fin de l'exposition, il faut donc dérouler un cycle fermeture / ouverture / fermeture. Ce cycle est réalisé par un obturateur. Avec les pellicules argentiques, l'obturation est réalisée mécaniquement et l'obturateur peut revêtir plusieurs formes et positions. Il peut être localisé dans l'optique : on parle alors d'obturateur central ou d'iris. Il peut aussi être placé juste devant la surface sensible : il s'agit auquel cas d'un obturateur plan focal ou à rideaux. Actuellement, l'obturateur mécanique plan focal fonctionne avec deux rideaux qui se déplacent verticalement à la même vitesse, le temps d'exposition étant défini par le temps séparant les deux rideaux. Vous pouvez observer les mouvements des deux rideaux sur la vidéo ci-dessous.

La vidéo montre également le mouvement du miroir lors de la prise de vue, car il s'agit d'un reflex. Sachez toutefois que les appareils hybrides, qui n'ont pas de miroir, disposent tous d'un obturateur mécanique. Ce dernier effectue même des mouvements plus nombreux, puisqu'il est constamment ouvert pour assurer la visée sur écran, et doit ensuite se fermer, s'ouvrir, se fermer et s'ouvrir de nouveau pour la visée.

L'obturation électronique

Avec un capteur, qu'il soit CCD ou CMOS, l'acquisition d'une image est réalisée au niveau du capteur avec une obturation électronique. Aucune pièce mécanique n'entre alors en jeu  l'ensemble du processus se déroule dans le capteur. L'obturation est contrôlée électroniquement par la lecture des charges enregistrées par les photodiodes du capteur.

En vidéo, l'obturation électronique est largement utilisée, les caméscopes numériques n'utilisant pas d'obturateur mécanique. Il faut monter en gamme pour retrouver des obturateurs mécaniques rotatifs sur les caméras de cinéma.
En photographie, les capteurs sont généralement couplés à un obturateur mécanique à rideaux. Depuis quelques années, les hybrides, qui disposent tous d'un obturateur mécanique, peuvent également fonctionner en obturation électronique pour la prise de vue.

Obturation globale ou ligne par ligne

La lecture des charges peut s'opérer de manière globale sur la totalité du capteur (global shutter) ou ligne par ligne (rolling shutter). Dans le premier cas, le capteur est inopérant pendant la lecture des données. Dans le second cas, seule la ligne lue est "aveugle", les autres lignes du capteur restent fonctionnelles et peuvent être utilisées pour la visée. Aujourd'hui, la plupart des capteurs CMOS fonctionnent avec une obturation ligne par ligne dont le principe est schématisé ci-dessous. Un processus qui est également synonyme de problème : en effet, le rolling shutter est également le nom donné aux déformations des images lors des mouvements rapides d'un sujet ou de l'appareil photo, liées au mode d'acquisition ligne par ligne.

Avantages et inconvénients

Dénuée de pièce mécanique en mouvement, l'obturation électronique se montre à la fois plus fiable, sans secousse et totalement silencieuse. Pour la photographie de spectacle ou pour plus de discrétion, c'est un véritable atout. De plus, alors que les obturateurs mécaniques sont généralement limités au 1/ 000 s — certains boîtiers argentiques pouvaient "grimper" au 1/12 000 s, comme le Minolta Dynax 9 —, l'obturation électronique autorise des temps de pose au 1/16 000 s, voire 1/32 000 s. De quoi travailler à pleine ouverture par une journée très ensoleillée, figer une action très rapide ou photographier avec de très longs zooms (100-400 mm avec doubleur chez Panasonic, par exemple).

Il y a bien sûr des inconvénients à l'obturation électronique. Comme évoqué plus haut, ils sont essentiellement liés à l'acquisition des données ligne par ligne. En effet, il faut un certain temps pour lire l'ensemble du capteur, un temps d'autant plus long que le capteur est grand et défini. Les constructeurs sont assez peu loquaces sur le temps de lecture de leur capteur. Toutefois, celui-ci reste suffisamment élevé pour voir apparaître quelques défauts. Ainsi, si les conditions lumineuses changent durant la période d'acquisition des données, les variations pourront être visibles sur l'image.

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Panasonic GH5 obturateur électronique 1/4000 SPanasonic GH5 obturateur électronique 1/4000 S

En outre, si votre sujet se déplace très rapidement, même si vous photographiez au 1/32 0000 s, vous pourrez toujours observer un phénonème de rolling shutter sur vos images . En effet, chaque ligne est bien exposée au 1/32 000 s, mais le temps d'acquisition reste le même. Les constructeurs travaillent d'arrache-pied pour réduire la durée de lecture et limiter ainsi les effets, notamment Sony avec les capteurs empilés (stacked) qui intègrent directement de la mémoire.

Avantages Inconvénients
Fiabilité : pas de pièces méaniques en mouvement Phénomène de rolling shutter
Fonctionnement silencieux Synchronisation flash complexe
Pas de vibration
Temps de pose très court jusqu'au 1/32 000 s

Lire également :
> L'histoire des obturateurs sur Les Numériques

Renaud Labracherie

Rédacteur en chef de Focus Numérique. Grand évangéliste du RAW. Ses publications 

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