Qu'est-ce qu'un capteur rétroéclairé (Nikon D850)?

Démarré par titisteph, Septembre 07, 2017, 08:16:01

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titisteph

Bonjour,

Intéressé par le D850, je n'ai pas compris ce que signifiait la présence d'unn capteur rétroéclairé.

A quoi cela sert-il? Comment ça marche?

Merci de votre aide!

Verso92

https://www.focus-numerique.com/comprendre/dossiers/capteur-numerique-les-technologies-111.html

Dans le cas des capteurs classiques, dits d'illumination par l'avant (Front Side Illuminated ou FSI), la lumière traverse des couches qui peuvent bloquer ou faire dévier la lumière incidente vers des pixels voisins. La quantité de lumière enregistrée est affaiblie, cela est problématique surtout en faible lumière.

La technologie d'illumination par l'arrière (Back Side Illuminated ou BSI) consiste à réduire la profondeur du puits et maximiser la surface d'enregistrement des rayons lumineux. Les couches, qui avaient tendance à dévier les rayons lumineux, sont sous la matrice photo-sensible. Le chemin vers la lumière est ainsi plus court, ce qui optimise la récupération des rayons lumineux dans le bon puits photo-sensible. Cette technologie permet de diminuer la taille du photosite pour une même sensibilité (qu'un capteur FSI), on les trouve dans les compacts (Sony depuis 2009) et dans des smartphones.



Ci-dessous, une illustration tirée de la brochure du D850 :

egtegt²

Bon, en fin de compte, à moins d'avoir un doctorat en physique, tu peux à la rigueur comprendre le principe, mais tu n'as aucun moyen de savoir si ça fonctionne effectivement.
Donc de mon point de vue, c'est du marketing, ils auraient écrit : "notre tout nouveau capteur à gluons hyperactifs permet une meilleure sensibilité", pour ce qui me concerne (et à mon avis 99,99% des acheteurs potentiels), ça serait revenu au même.

Je dis ça en connaissance de cause, ce genre d'argument pseudo scientifique, même s'ils sont parfois basés sur des faits, j'en ai vu passer des centaines en informatique, et la plupart étaient bidons.

restoc

SI tu veux faire trés simple :

un capteur image est un millefeuille de couches  du dessus vers le bas : verre, filtre PB, , filtre de Bayer, couche détectrice (diodes  photosites et support) circuiterie de lecture et alimentation et de commande des diodes photosites.

Le BSI consiste à remonter les couches images principales (matrice de Bayer et la couche de photosites) juste sous le filtre PB , donc à la ramener plus prés de la surface donc de la sortie de rayons sortant de l'objectif et enfin la circuiterie électronique en dessous.

Il en résulte un gain en terme de capture de photons ( trajets inclinés mieux captés, meilleure sensibilité en lumière basses) et une possibilité d'avoir une circuiterie plus rapide , plus large (stable en température).
En photo le BSI est surtout un progrès en terme de vitesses ( rafales, vidéo). Le gain en sensibilité bénéficiant d'autres améliorations par ailleurs.

A l'inverse le BSI a des inconvénients : augmentation du bruit photonique de proximité ( pollution d'un photosite sur l'autre) donnant une pollution des couleurs, prix, etc . qui expliquent que ces capteurs ont au début été utilisés uniquement dans des smartphones.

La société Omnivision a été la première à en fabriquer et doit rester le plus gros fabricant pour les smartphones,  suivi de Sony et Samsung.
Sony avait été le premier à fabriquer un excellent capteur 28 Mpix dés 2013 sur ses Nex 1 ,de mémoire.

GAA

en simplifiant à l'extrême, la circuiterie du capteur est comme une tôle perforée que tu mets devant le capteur en techno conventionnelle et derrière en BSI

titisteph

Merci pour ces infos qui éclairent ma lanterne!
Peut-on s'imaginer que ce nouveau type de capteur soit susceptible d'améliorer le vignetage avec les grand angles d'avant le numérique? On sait que de rayons très obliques ont tendance à être affaiblis et accentuer le vignetage.

Jean-Claude

Sur un capteur normal la lumiêre traverse les circuits électroniques avant d'être détectée --> plus de chemin étroit à parcourir et électronique limitée en épaisseur

Sur le rétroéclairée la lumière touche le détecteur alors que son électronique est derrière hors du trajet de la lumière --> meilleure efficacité lumineuse et pas trop de limitation côté électronique

Pour le D850 les développeurs de Nikon affirment que la technologie retroéclairée leurs a avant tout fait obtenir de gros gains de vitesse plus que du gain en bruit (45 Mpix â 9 i/s faut le faire)

Sur les premières comparos JPEG de bruit je vois que le bruit de luminance n'a pas bougé, je vois par contre un gain massif en bruit de chrominance, raw identiques ? Ou meilleur moteur de débruitage de l'Expeed nouvelle mouture ?

jdm

Citation de: titisteph le Septembre 07, 2017, 09:34:25
Merci pour ces infos qui éclairent ma lanterne!
Peut-on s'imaginer que ce nouveau type de capteur soit susceptible d'améliorer le vignetage avec les grand angles d'avant le numérique? On sait que de rayons très obliques ont tendance à être affaiblis et accentuer le vignetage.

Concrètement, ce que l'on peut attendre de la techno "BSI" , c'est que la différence de performance en hauts-iso entre les capteurs à "petits pixels" et ceux à "gros pixel" devrait s'amenuiser au global.

Jusqu'à présent la mécanique en surface handicapait proportionnellement les capteurs très définis ...

Ça a été flagrant sur les capteurs u4/3 et les smartphones par exemple.
dX-Man

seba

Citation de: titisteph le Septembre 07, 2017, 09:34:25
Peut-on s'imaginer que ce nouveau type de capteur soit susceptible d'améliorer le vignetage avec les grand angles d'avant le numérique? On sait que de rayons très obliques ont tendance à être affaiblis et accentuer le vignetage.

Ca concernce surtout les non-rétrofocus.
Sur les rétrofocus les rayons ne sont pas très obliques.

luistappa

Citation de: egtegt² le Septembre 07, 2017, 08:43:29
Bon, en fin de compte, à moins d'avoir un doctorat en physique, tu peux à la rigueur comprendre le principe, mais tu n'as aucun moyen de savoir si ça fonctionne effectivement.
Donc de mon point de vue, c'est du marketing, ils auraient écrit : "notre tout nouveau capteur à gluons hyperactifs permet une meilleure sensibilité", pour ce qui me concerne (et à mon avis 99,99% des acheteurs potentiels), ça serait revenu au même.

Je dis ça en connaissance de cause, ce genre d'argument pseudo scientifique, même s'ils sont parfois basés sur des faits, j'en ai vu passer des centaines en informatique, et la plupart étaient bidons.
Des fois on rêve... Je sais bien que "Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie" dixit Arthur Clarke mais quand même, pas besoin de doctorat en physique ou autre, c'est de la géométrie!

Traditionnellement, probablement pour une fabrication plus simple, les pistes électriques qui conduisent les informations des zones qui captent la lumière vers l'extérieur du capteur pour envoyer les informations vers le processeur étaient placées devant le capteur de lumière. Il est donc clair que ces pistes occultaient partiellement les capteurs.

En trouvant une technique de fabrication qui permet de placer les pistes derrière les capteurs, elles ne font plus partiellement écran.

Et donc oui ça marche, depuis quelques années déjà mais techno Sony, donc la diffusion en FX c'est fait attendre.
Les A7 avec 45mpix BSI obtiennent des résultats similaires à 36mpix FSI. De plus tout cela fait l'objet de publications si c'était du flan, quelqu'un l'aurait dit avant toi.

Des fois que tu te pose la question : "pourquoi on dit back side alors que les capteurs sont devant les piste ?"
C'est purement une appellation technique, la face avant d'un composant électronique étant la partie contre la carte, c'est étrange mais c'est comme cela.
Nikon F6/D500/Z5 - Sony A7II

restoc

Citation de: GAA le Septembre 07, 2017, 08:59:51
en simplifiant à l'extrême, la circuiterie du capteur est comme une tôle perforée que tu mets devant le capteur en techno conventionnelle et derrière en BSI

Excellent, c'est encore plus parlant.

Verso92

Citation de: luistappa le Septembre 07, 2017, 18:12:58
Et donc oui ça marche, depuis quelques années déjà mais techno Sony, donc la diffusion en FX c'est fait attendre.
Les A7 avec 45mpix BSI obtiennent des résultats similaires à 36mpix FSI.

Tu auras certainement remarqué que Nikon n'emploie pas l'acronyme "BSI" dans ses publications... problèmes de brevets, sans doute.

ricoco

Citation de: titisteph le Septembre 07, 2017, 08:16:01
Bonjour,

Intéressé par le D850, je n'ai pas compris ce que signifiait la présence d'unn capteur rétroéclairé.

A quoi cela sert-il? Comment ça marche?

Merci de votre aide!
quand tu fais la photo, il faut tenir la chandelle  ;D

ok je sors, les autres ont déjà bien répondus

egtegt²

Citation de: luistappa le Septembre 07, 2017, 18:12:58
Des fois on rêve... Je sais bien que "Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie" dixit Arthur Clarke mais quand même, pas besoin de doctorat en physique ou autre, c'est de la géométrie!

Traditionnellement, probablement pour une fabrication plus simple, les pistes électriques qui conduisent les informations des zones qui captent la lumière vers l'extérieur du capteur pour envoyer les informations vers le processeur étaient placées devant le capteur de lumière. Il est donc clair que ces pistes occultaient partiellement les capteurs.

En trouvant une technique de fabrication qui permet de placer les pistes derrière les capteurs, elles ne font plus partiellement écran.

Et donc oui ça marche, depuis quelques années déjà mais techno Sony, donc la diffusion en FX c'est fait attendre.
Les A7 avec 45mpix BSI obtiennent des résultats similaires à 36mpix FSI. De plus tout cela fait l'objet de publications si c'était du flan, quelqu'un l'aurait dit avant toi.

Des fois que tu te pose la question : "pourquoi on dit back side alors que les capteurs sont devant les piste ?"
C'est purement une appellation technique, la face avant d'un composant électronique étant la partie contre la carte, c'est étrange mais c'est comme cela.

Tu as probablement raison, mais j'ai vu tant de fois des explication hyper techniques qui expliquaient pourquoi telle technologie était meilleure, et ça se tenait même quand c'était dans mon domaine d'expertise ... jusqu'à ce qu'un concurrent sorte un produit qui contredisait l'explication.

Quelques exemples au hasard :
- "Un FF a une meilleure tenue à résolution identique dans les basses lumières grâce au fait que les photosites sont plus grands" ... c'est pas faux, sauf que quand tu regarde un peu le marché, on est loin d'avoir les FF devant et les APS-C derrière. Il y a plein d'autres paramètres qui font que certains APS-C sont bien meilleurs que certains FF dans ce domaine.
- "La physique nous dit que la fréquence des processeurs atteint ses limites et qu'il faut se diriger vers le traitement parallèle". C'est entièrement vrai ... sauf que cet argument date des années 90 et que c'était l'argument d'IBM pour contrer Digital qui faisait des processeurs à ... 150 MHz. Donc la physique (selon IBM) disait vrai mais avec une petite erreur d'un ratio de 20 puisqu'on a commencé à plafonner aux alentours de 3 GHz plutôt que 150 MHz.

Car pour être honnête, même si l'argument semble sensé, combien de personnes sont capables de réellement mesurer l'impact des capteurs rétroéclairés sur la qualité finale de la photo ? Le constater, oui, n'importe quel photographe pas aveugle peut se rendre compte qu'une photo est meilleure ou pas, mais déduire du fait que le capteur est un BSI que la qualité sera meilleure ...

Ça ne m'étonnerait pas que dans quelques mois, un fabricant sorte un appareil non rétroéclairé mais boosté  aux microblurps intégrés plus sensible que ceux rétroéclairés. Et tous les journalistes vont se lancer sur des explications comme quoi le nouveau capteur aux microblurps intégrés permet une meilleure sensibilité.

Au bout du compte, pour ce qui me concerne, ce sont des modes, ce qui compte, c'est de savoir si l'appareil fait de bonnes photos ou pas. La façon dont Nikon arrive ou pas à faire ces bonnes photos, c'est leur problème, pas le mien. Et de toute façon, ils ne le diront jamais vraiment pour des raisons évidentes.

Bernard2

Citation de: egtegt² le Septembre 08, 2017, 13:37:53
Tu as probablement raison, mais j'ai vu tant de fois des explication hyper techniques qui expliquaient pourquoi telle technologie était meilleure, et ça se tenait même quand c'était dans mon domaine d'expertise ... jusqu'à ce qu'un concurrent sorte un produit qui contredisait l'explication.

Quelques exemples au hasard :
- "Un FF a une meilleure tenue à résolution identique dans les basses lumières grâce au fait que les photosites sont plus grands" ... c'est pas faux, sauf que quand tu regarde un peu le marché, on est loin d'avoir les FF devant et les APS-C derrière. Il y a plein d'autres paramètres qui font que certains APS-C sont bien meilleurs que certains FF dans ce domaine.
- "La physique nous dit que la fréquence des processeurs atteint ses limites et qu'il faut se diriger vers le traitement parallèle". C'est entièrement vrai ... sauf que cet argument date des années 90 et que c'était l'argument d'IBM pour contrer Digital qui faisait des processeurs à ... 150 MHz. Donc la physique (selon IBM) disait vrai mais avec une petite erreur d'un ratio de 20 puisqu'on a commencé à plafonner aux alentours de 3 GHz plutôt que 150 MHz.

Car pour être honnête, même si l'argument semble sensé, combien de personnes sont capables de réellement mesurer l'impact des capteurs rétroéclairés sur la qualité finale de la photo ? Le constater, oui, n'importe quel photographe pas aveugle peut se rendre compte qu'une photo est meilleure ou pas, mais déduire du fait que le capteur est un BSI que la qualité sera meilleure ...

Ça ne m'étonnerait pas que dans quelques mois, un fabricant sorte un appareil non rétroéclairé mais boosté  aux microblurps intégrés plus sensible que ceux rétroéclairés. Et tous les journalistes vont se lancer sur des explications comme quoi le nouveau capteur aux microblurps intégrés permet une meilleure sensibilité.

Au bout du compte, pour ce qui me concerne, ce sont des modes, ce qui compte, c'est de savoir si l'appareil fait de bonnes photos ou pas. La façon dont Nikon arrive ou pas à faire ces bonnes photos, c'est leur problème, pas le mien. Et de toute façon, ils ne le diront jamais vraiment pour des raisons évidentes.
Sauf que ce que tu présentes comme des vérités est simplement faux .
Il n'existe pas d'APS-C meilleur (en encore moins bien meilleur...) en signal bruit qu'un FF de même génération et à nombre de pixel égal (forcément).
Et la vitesse des processeurs stagne c'est un fait. Alors qu'elles ne faisait que progresser à chaque génération il y a quelques années ans encore

Bernard2

Un FF a une meilleure tenue à résolution identique dans les basses lumières grâce au fait que les photosites sont plus grands"
Ca ca n'a pas de sens car forcément si ils sont à résolution identique il y aura plus de pixel dans le FF....donc les pixels auront la même taille que dans l'aps-c. IL n'y a aucune raison dans ce cas que le FF soit meilleur en bruit, au niveau du pixel au moins. Dans l'image à taille égale c'est une autre paire de manche.

A moins que tu parles de définition.

egtegt²

Citation de: Bernard2 le Septembre 08, 2017, 14:23:52
Un FF a une meilleure tenue à résolution identique dans les basses lumières grâce au fait que les photosites sont plus grands"
Ca ca n'a pas de sens car forcément si ils sont à résolution identique il y aura plus de pixel dans le FF....donc les pixels auront la même taille que dans l'aps-c. IL n'y a aucune raison dans ce cas que le FF soit meilleur en bruit, au niveau du pixel au moins. Dans l'image à taille égale c'est une autre paire de manche.

A moins que tu parles de définition.

Tu as raison, j'ai utilisé le mauvais terme, définition est plus approprié. Mais tout le monde avait corrigé ;)

Bernard2

Citation de: egtegt² le Septembre 08, 2017, 14:32:32
Tu as raison, j'ai utilisé le mauvais terme, définition est plus approprié. Mais tout le monde avait corrigé ;)
Dans ce cas on en revient à la base. Si la définition est égale (nombre de pixels) la taille des photosites est bien plus grande dans le FF. Donc, à génération égale,  le rapport signal bruit est forcément meilleur avec le FF. Il n'y a pas de miracles...

jdm

  Je pense que l'écart peut se réduire avec la techno "BSI", les petits pixels étant proportionnellement plus handicapés avec l'ancienne techno, normalement ...
dX-Man

egtegt²

Citation de: Bernard2 le Septembre 08, 2017, 15:06:44
Dans ce cas on en revient à la base. Si la définition est égale (nombre de pixels) la taille des photosites est bien plus grande dans le FF. Donc, à génération égale,  le rapport signal bruit est forcément meilleur avec le FF. Il n'y a pas de miracles...

Et pourtant, en fonction de la marque, de la génération, du traitement logiciel, de l'âge du capitaine et j'en oublie, certains APS-C montent mieux dans les iso que certains FF a définition égale.

D'ailleurs, de façon plus simple : mon D70 avait des photosites bien plus gros que ceux d'un D500, et pourtant il montait bien moins bien dans les iso.

luistappa

Bon exemple, sans parler des plus de 10ans d'écart c'est même pas la même techno de capteur ;)
Le D70 avait un CCD maintenant on est sur des CMOS!
En gros on compare des choux et des carottes...
Nikon F6/D500/Z5 - Sony A7II

jaric

Citation de: egtegt² le Septembre 08, 2017, 13:37:53
...
Ça ne m'étonnerait pas que dans quelques mois, un fabricant sorte un appareil non rétroéclairé mais boosté  aux microblurps intégrés plus sensible que ceux rétroéclairés. Et tous les journalistes vont se lancer sur des explications comme quoi le nouveau capteur aux microblurps intégrés permet une meilleure sensibilité.
...

Je me permets de te corriger, il s'agit en l'occurrence de nanoblurps intégrés, déjà dans un stade avancé de développement.
Mais dans ma mansuétude infinie, je pardonne ton erreur, tout le monde ne pouvant pas être hyper pointu dans tous les domaines technologiques...

big jim

Citation de: luistappa le Septembre 07, 2017, 18:12:58
Des fois on rêve... Je sais bien que "Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie" dixit Arthur Clarke mais quand même, pas besoin de doctorat en physique ou autre, c'est de la géométrie!

Traditionnellement, probablement pour une fabrication plus simple, les pistes électriques qui conduisent les informations des zones qui captent la lumière vers l'extérieur du capteur pour envoyer les informations vers le processeur étaient placées devant le capteur de lumière. Il est donc clair que ces pistes occultaient partiellement les capteurs.

En trouvant une technique de fabrication qui permet de placer les pistes derrière les capteurs, elles ne font plus partiellement écran.

Et donc oui ça marche, depuis quelques années déjà mais techno Sony, donc la diffusion en FX c'est fait attendre.
Les A7 avec 45mpix BSI obtiennent des résultats similaires à 36mpix FSI. De plus tout cela fait l'objet de publications si c'était du flan, quelqu'un l'aurait dit avant toi.

Des fois que tu te pose la question : "pourquoi on dit back side alors que les capteurs sont devant les piste ?"
C'est purement une appellation technique, la face avant d'un composant électronique étant la partie contre la carte, c'est étrange mais c'est comme cela.

En effet, le capteur est réalisé sur la base d'un substrat en silicium sur lequel on empile les différentes couches qui constituent la photo diode PN et les circuits électriques. Un réseau de micro-lentilles est ensuite ajouté pour focaliser la lumière sur chaque photosite et pour compenser en partie le masque constitué par les circuits.
Les capteurs BSI sont réalisés sur le même principe, sauf que pour permettre à la lumière d'atteindre les photosites PN, il faut éliminer une partie du substrat en silicium. Les micro lentilles sont ensuite ajoutées sur ce qui est le dos d'un capteur "normal".

ricoco

inutile de se fatiguer, titisteph à eu l'info, il ne reviendra plus

luistappa

Possible que la discussion intéresse d'autre personne même si c'est  Titisteph qui l'a commencé, c'est un peu le principe du forum, enfin selon moi.
Nikon F6/D500/Z5 - Sony A7II

jdm

dX-Man

egtegt²

Citation de: luistappa le Septembre 08, 2017, 17:10:04
Bon exemple, sans parler des plus de 10ans d'écart c'est même pas la même techno de capteur ;)
Le D70 avait un CCD maintenant on est sur des CMOS!
En gros on compare des choux et des carottes...

Merci ! C'est exactement ce que je voulais dire : parler uniquement de la taille des photosites n'empêche pas de comparer des choux à des carottes. De la même façon, parler du capteur rétroéclairé ne sert pas à grand chose si on ne remet pas dans le contexte.

Et si on regarde, au bout du compte, c'est bien trop complexe pour pouvoir se réduire à des phrases du genre "J'ai un capteur rétroéclairé donc il sera meilleur en basses lumières"

Verso92

Citation de: egtegt² le Septembre 11, 2017, 13:25:29
Et si on regarde, au bout du compte, c'est bien trop complexe pour pouvoir se réduire à des phrases du genre "J'ai un capteur rétroéclairé donc il sera meilleur en basses lumières"

Cela a quand même un intérêt : il pourra service de lampe de poche dans l'obscurité.

Bernard2

Citation de: Verso92 le Septembre 11, 2017, 13:27:21
Cela a quand même un intérêt : il pourra service de lampe de poche dans l'obscurité.
Rouge verte bleu ou blanche en plus mais en mode light view uniquement bien sûr.

jdm

dX-Man

Sebmansoros

Citation de: egtegt² le Septembre 11, 2017, 13:25:29
Merci ! C'est exactement ce que je voulais dire : parler uniquement de la taille des photosites n'empêche pas de comparer des choux à des carottes. De la même façon, parler du capteur rétroéclairé ne sert pas à grand chose si on ne remet pas dans le contexte.

Et si on regarde, au bout du compte, c'est bien trop complexe pour pouvoir se réduire à des phrases du genre "J'ai un capteur rétroéclairé donc il sera meilleur en basses lumières"

Donc si je t'ai bien compris, ton raisonnement ne tient pas , car il ne tient pas compte du contexte. Parler du D70 pour comparer  ::) ::) ::) ::)
Je me trompe peut être mais toute chose égale par ailleurs, la technologie BSI donne de meilleurs résultats. ;)

egtegt²

Citation de: Sebmansoros le Septembre 11, 2017, 15:39:54
Donc si je t'ai bien compris, ton raisonnement ne tient pas , car il ne tient pas compte du contexte. Parler du D70 pour comparer  ::) ::) ::) ::)
Je me trompe peut être mais toute chose égale par ailleurs, la technologie BSI donne de meilleurs résultats. ;)

C'est bien le problème : trouve moi deux appareils totalement identiques sauf qu'un est BSI et l'autre pas ... donc "toutes choses égales par ailleurs", c'est juste de la théorie.

Mon exemple avec le D70 était excessif pour illustrer de façon parfaitement claire et sans équivoque mon propos.

Au bout du compte, la performance d'un capteur résulte d'un ensemble de paramètres, dont le fait qu'il soit BSI ou pas. Et à mon avis, seuls quelques dizaines d'ingénieurs dans le monde ont une réelle compréhension de ces paramètres et de leur impact. Ce qui arrive sur un forum comme ici, c'est juste de la vulgarisation.

Dans le cas qui nous intéresse, Nikon livre un capteur fabriqué par un autre fondeur que celui du D810, avec une résolution différente et des technologies différentes. Et comme ce sont des éléments trop vagues, ils ont trouvé le fait qu'il s'agit d'un capteur rétroéclairé pour argumenter sur le fait qu'il est de conception nouvelle, mais c'est avant tout du marketing, même s'il se base sur quelques chose pas totalement faux.

jdm


Peut-^tre, pour rester dans du relativement récent, le D7200 et le D850 en mode crop
dX-Man