Photosite

Vue d'ensemble

Un photosite (également appelé "cellule de capteur", de l'anglais sensor element) est l'unité structurelle sensible à la lumière la plus petite d'un capteur d'image numérique (CMOS ou CCD). Sur le capteur d'une caméra de cinéma ou photographique, des millions de ces cellules sont disposées en grille. Chaque photosite collecte la lumière incidente et la convertit en une charge électrique – la base physique de toute prise de vue numérique.

Important à comprendre sur le plateau : un photosite n'est pas la même chose qu'un pixel. Le photosite est un composant physique sur le capteur ; le pixel n'apparaît qu'après la conversion et le traitement (dématriçage) en tant que point d'image numérique. Tant que le signal est analogique, on parle correctement de photosites, et non de pixels.

Structure d'une cellule photosite

Une cellule photosite individuelle se compose généralement de plusieurs couches superposées :

• Microlentille : concentre la lumière incidente en forme d'entonnoir sur la surface sensible à la lumière, augmentant ainsi le rendement lumineux.
• Filtre de couleur : sur les capteurs couleur, chaque cellule est recouverte d'un filtre rouge, vert ou bleu (matrice de filtres de couleur). Le motif Bayer, qui contient deux fois plus de filtres verts que de filtres rouges ou bleus, est courant.
• Photodiode : l'élément sensible à la lumière proprement dit, qui convertit les photons en charge électrique.
• Circuit de lecture : l'électronique associée qui transmet la charge collectée.

Étant donné qu'une photodiode individuelle est achromatique et ne mesure que la luminosité, le filtre de couleur crée l'information chromatique. Les valeurs de couleur manquantes pour chaque point d'image sont ensuite interpolées à partir des cellules voisines (dématriçage).

Importance sur le plateau

La taille des photosites est un paramètre clé pour la qualité de l'image et, par conséquent, pour la planification de l'éclairage :

• Sensibilité à la lumière : les photosites plus grands collectent plus de lumière et produisent une image moins bruitée en basse lumière ou à des valeurs ISO élevées – pertinent pour les tournages en basse lumière et les éclairages limités.
• Plage dynamique : la quantité de charge qu'une cellule peut stocker au maximum (capacité de puits plein) dépend de sa taille physique et détermine, entre autres, la luminosité maximale d'un détail avant qu'il ne soit écrêté.
• Compromis résolution vs sensibilité : pour une surface de capteur donnée, plus de photosites signifient une résolution plus élevée, mais des cellules individuelles plus petites. Plus de sensibilité et de dynamique, en revanche, nécessitent des cellules plus grandes, donc généralement moins nombreuses. Cela explique pourquoi certaines caméras de cinéma privilégient délibérément une résolution modérée avec de grands photosites.

En pratique, cela signifie : un capteur avec de grands photosites pardonne plus facilement un éclairage limité et laisse plus de marge de manœuvre à l'éclairage, tandis que les capteurs à très haute résolution avec de petites cellules exigent plus de lumière ou une exposition plus soignée.