Les grands réalisateurs savent qu'ils ne sont pas vraiment dans le domaine de la photographie d'acteurs, ils sont dans le domaine de l'enregistrement de la lumière. Finalement, dans les années 1960 et 1970, ils ont commencé à en tirer parti, tirant parfois directement dans les lumières de leurs décors, ce qui est devenu une marque de fabrique pour des réalisateurs tels que Stanley Kubrick et Steven Spielberg.
La vidéographie est le frère cadet de la cinématographie, et comprendre le rôle que joue la lumière dans la vidéographie est la clé pour comprendre la différence entre les technologies CCD et CMOS.
CCD signifie dispositif à couplage de charge ; CMOS signifie semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire. Ce sont les puces sur lesquelles la lumière captée par l'objectif d'un caméscope est focalisée. Ces signaux sont ensuite traités à l'intérieur du caméscope et, finalement, l'image est enregistrée sur le support de stockage du caméscope, qu'il s'agisse d'une bande, d'un DVD ou d'un disque dur interne ou externe. Les caméras avec plusieurs capteurs d'image utilisent une puce par couleur primaire claire (rouge, vert et bleu) et utilisent un processeur d'image séparé pour combiner les trois signaux en une image vidéo couleur. Les puces CMOS plus récentes et moins chères regroupent à la fois un capteur d'image et un processeur d'image dans une seule puce. Toutes les conceptions CCD utilisent un processeur d'image distinct du capteur de capture de lumière réel.
La première grande différence entre les deux est que les puces CMOS sont fabriquées un peu comme les micropuces traditionnelles, tandis que les CCD, utilisant une technologie qui remonte à une invention de 1969 par Bell Labs, utilisent leur propre processus de fabrication exclusif.
Pour comprendre leurs rôles dans l'enregistrement vidéo, il est utile de revenir sur une technologie centenaire, la caméra cinématographique. Sur un appareil photo argentique, une fois qu'une image traverse son objectif et son ouverture, elle s'enregistre sur une bande de film plastique contenant des produits chimiques sensibles à la lumière et à la couleur pour un développement ultérieur. Sur une caméra vidéo, un capteur d'image CMOS ou CCD traduit l'image de l'objectif vers le support numérique utilisé par le caméscope.
En raison de leurs origines dans l'industrie des puces informatiques, les puces CMOS sont moins chères à fabriquer. Mais en général, un caméscope équipé de CCD séparés produira une image de meilleure qualité avec moins de bruit électronique qu'une seule puce CMOS.
Les progrès de la technologie de fabrication réduisent les différences de qualité entre les deux types de capteurs d'image. Mais avant que l'un ou l'autre type de puce puisse opérer sa magie et capturer électroniquement une image, l'image doit y arriver. Prenons quelques instants pour analyser sa chaîne de signal.
Que la lumière soit
Comme la plupart des vidéastes le savent, un bon éclairage est essentiel à la fois pour l'esthétique et pour minimiser le bruit vidéo. Qu'il s'agisse du soleil, "la lumière de 10 000 000 kilowatts de Dieu", comme l'a un jour surnommé le réalisateur du Titanic James Cameron, ou d'une simple rangée de lampes à quartz, l'éclairage de votre plateau ou de votre emplacement pénètre à l'intérieur de la caméra vidéo à travers le verre de l'objectif, (ou le plastique de l'objectif, sur certains appareils photo grand public de qualité inférieure).
La taille de l'objectif d'un caméscope a un impact sur ses performances. La plupart des petits caméscopes de qualité grand public sur le sol de votre magasin d'électronique à grande surface local ont des objectifs remarquablement minuscules. Cela peut avoir un impact sur leur capacité à fonctionner dans des situations de faible luminosité :une lentille de plus grand diamètre captera plus de lumière qu'une lentille plus petite. La miniaturisation générale de nombreux caméscopes grand public explique également l'accent mis sur les puces CMOS, car les CCD consomment généralement beaucoup plus d'énergie. L'utilisation du CMOS aide les caméscopes grand public à utiliser des batteries plus petites mais plus durables, ce qui permet de réduire la taille.
Une fois que la lumière se déplace au-delà du verre de l'objectif, elle frappe d'abord l'ouverture du caméscope, puis son obturateur - s'il en a un. Bien que quelques caméscopes CCD haut de gamme aient des obturateurs mécaniques, tout comme les caméras argentiques, la plupart des caméscopes grand public n'en ont pas. Les puces CMOS déterminent électroniquement la durée d'exposition.
Comme avoir un Fotomat dans la main
Une fois que la lumière atteint le capteur d'image, elle devient un signal électrique analogique. Dans un caméscope à base de CCD, le signal va au processeur d'image, mais dans un caméscope à base de CMOS, la sortie du dispositif CMOS est une image codée, de sorte que le processeur d'image n'est pas nécessaire. Le prochain arrêt pour l'image encodée est le support de stockage de l'appareil photo. Selon la sophistication du caméscope, son processeur d'image exécute également automatiquement une variété de fonctions de traitement numérique sur l'image qui lui a été transmise. Ceux-ci peuvent inclure la balance des blancs, le filtrage et la stabilisation d'image, la correction d'erreurs, la transformation des couleurs et d'autres processus.
Le nombre de pixels sur un capteur d'image a un impact sur ses performances en termes de résolution en général, et dans des applications plus spécialisées, telles que la prise de vue en basse lumière. En fin de compte, le nombre de pixels augmentera à mesure que la qualité - et le prix - du caméscope augmentent. Mais au moins, c'est quelque chose que vous pouvez facilement comparer.
Un autre domaine dans lequel les conceptions basées sur CCD offrent plus de flexibilité que leurs cousins CMOS est leur capacité à contrôler le gain. Les caméscopes professionnels ont souvent un commutateur de contrôle de gain externe pour ajuster la sensibilité du CCD, pour aider à augmenter l'entrée ou réduire le bruit vidéo selon le cas. Pour une utilisation typique, il est préférable de régler l'exposition avec l'ouverture et la vitesse d'obturation plutôt qu'avec le contrôle électronique du gain. Cependant, il y a des moments où une sensibilité accrue - et l'augmentation inhérente du bruit - est le compromis pour obtenir une prise de vue utilisable, en particulier dans des conditions de faible luminosité et de tir lorsque la qualité vidéo et le grain moindres peuvent être acceptés.
Le caméscope aux couleurs coordonnées
Les capteurs d'image détectent et enregistrent uniquement l'intensité de la lumière qui les frappe, enregistrant l'image en niveaux de gris ; ils n'enregistrent pas eux-mêmes en couleur. Dans une conception de caméscope à puce unique, un réseau de filtres de couleur se trouve au-dessus du capteur d'image. Quelque part entre la surface sur laquelle la lumière frappe le capteur d'image et la sortie codée du processeur d'image, la couleur est extraite conformément au motif des minuscules filtres de couleur. Le flux de données passe par le codec utilisé par le caméscope (généralement DV, MPEG-2 ou AVCHD) pour être compressé avant d'être enregistré sur le support utilisé par le caméscope, qu'il s'agisse d'une bande, d'un disque dur, d'un disque, d'une carte mémoire, une connexion réseau, etc.
Dans le cas des caméscopes haut de gamme avec plusieurs capteurs d'image, chaque capteur capture une seule couleur de lumière primaire via un prisme à l'intérieur de la caméra. Le prisme divise la lumière entrant dans l'objectif du caméscope en rouge, vert et bleu, puis envoie ces couleurs au capteur d'image correspondant, où l'intensité de chaque couleur est codée. Le besoin de trois capteurs individuels, un pour chaque couleur primaire, est une autre raison pour laquelle les caméras professionnelles à 3 puces sont plus chères que les caméras grand public.
Que vous ayez un petit caméscope basé sur CMOS avec un seul capteur d'image, ou une unité professionnelle 3-CCD avec un processeur d'image haut de gamme séparé et complexe, ces puces font beaucoup de travail qui était fait par beaucoup pièces mécaniques et beaucoup de produits chimiques à l'époque des caméras. Mais ils ne sont pas sans problèmes.
Obturateur roulant, CCD maculant
Non, ce n'est pas le nom d'un film d'arts martiaux exubérant, mais il met en évidence certains des compromis de chaque technologie.
Pour reprendre notre analogie au début de l'article, photographier directement dans des lumières vives surexposées avec une caméra CCD peut entraîner un maculage, qui se manifeste souvent par des traînées verticales flagrantes, très différentes de la façon dont les lumières s'épanouissent lorsqu'elles sont photographiées à l'aide d'un film.
La plupart des caméras CMOS utilisent un obturateur électronique roulant pour capturer une image séquentiellement en fines rangées de haut en bas au cours d'une seule image. Cela contraste avec l'obturateur global plus traditionnel de la caméra CCD, où le capteur capture une image dans son intégralité.
Le rolling shutter de la caméra CMOS peut imposer un autre type de distorsion :le skew. Cela peut entraîner une distorsion des lignes verticales d'une prise de vue lors d'un panoramique rapide. (Imaginez un coup de fouet d'un gratte-ciel de New York, pour un exemple extrême.) Mais pour ceux qui tournent principalement des mariages ou des images de têtes parlantes de collecte de nouvelles, aucun de ces problèmes ne se produira très fréquemment. Cependant, vidéastes orientés vers l'action, prenez garde.
Choisir une caméra vidéo
Choisir entre CMOS et CCD n'est qu'un élément parmi tant d'autres qui doit être pris en compte lors de l'achat d'une nouvelle caméra vidéo. La taille de l'objectif et le fait que le caméscope accepte ou non les objectifs interchangeables pour le grand angle, le téléobjectif, la macro et d'autres applications spécialisées en sont une autre. La caméra est-elle équipée d'entrées XLR pour une utilisation avec des micros professionnels ? Ces entrées XLR fournissent-elles une alimentation fantôme pour les micros-cravates à pince ? Quelle est la flexibilité des commandes du caméscope, pour les moments où vous ne souhaitez pas faire fonctionner l'appareil photo en mode automatique ?
Comme pour tout équipement professionnel, des instruments de musique aux microscopes, une mauvaise technique produira de mauvais résultats, même si vous utilisez le caméscope le plus cher. À l'inverse, une bonne technique peut produire des images acceptables, voire excellentes, même sur les appareils photo grand public les moins chers.
Alors, devriez-vous choisir le CCD plutôt que le CMOS ? Nous avons demandé à Hahn Choi, qui est l'un des talents derrière la caméra de la startup Web de streaming vidéo HD PJTV.com (où, en toute transparence, je suis un talent occasionnel à l'antenne). Choi a déclaré:«En ce qui concerne la qualité, mon opinion personnelle est que cela ne fait aucune différence, en raison de la compression utilisée avec la plupart des caméras HD. Qu'il s'agisse de HDV ou d'AVCHD, il s'agit toujours de compression, et cela affectera la qualité vidéo. Avec les caméras de traitement, il est difficile de dire que l'une est meilleure que l'autre. Cependant, bien que de nombreux fabricants haut de gamme, y compris Red Digital Cinema, commencent à utiliser des puces CMOS, si vous pouvez vous le permettre, le 3-CCD est la voie à suivre. Cela est particulièrement vrai si votre matériel est finalement conçu pour être diffusé à la télévision.
Mais tant de matériel est tourné ces jours-ci pour le Web, pour des sites d'agrégation de vidéos tels que YouTube et à mesure que les blogs et les sites Web de grands médias deviennent multimédias. Si tel est le cas, compte tenu des facteurs mentionnés par Choi, un bon caméscope CMOS suffira à de nombreuses fins.
Ed Driscoll est un journaliste indépendant qui couvre le home cinéma et les médias.