Nikon Z : obturateur électronique et bandes lumineuses, ce qu’il faut savoir

L’obturateur électronique est l’un des deux obturateurs disponibles sur un Nikon Z et la plupart des appareils photo hybrides.  Cet obturateur offre un silence de fonctionnement absolu et de très courts temps de pose. Mais il a aussi des inconvénients majeurs, dont celui des bandes lumineuses sur les photos avec les éclairages LED.

Voici ce qu’il faut savoir et comment utiliser au mieux l’obturateur électronique d’un Nikon Z.

Le fonctionnement de l’obturateur électronique d’un Nikon Z

A l’inverse de l’obturateur mécanique, l’obturateur électronique ne fait pas appel à des lames physiques pour contrôler l’exposition, il n’a rien de mécanique.

Il utilise un principe électronique de balayage du capteur pendant le temps de pose choisi. Ce balayage est effectué ligne par ligne et photosite par photosite, le capteur relevant pour chaque photosite les données qui vont former l’image.

Une fois ce balayage terminé, l’électronique s’occupe de rassembler ces informations pour en faire un fichier numérique qui correspond à la photo prise.

Les bandes lumineuses sur les photos : une histoire de LED et de fréquence

L’un des problèmes rencontrés avec l’obturateur électronique est la génération de bandes lumineuses apparaissant sur les photos lors de la prise de vue avec un éclairage LED (l’autre problème est le rolling shutter).

Ce phénomène est dû à une interaction entre la fréquence de balayage du capteur et la fréquence des LED. Les LED fonctionnent à une fréquence spécifique qui définit leur intensité lumineuse. Lorsque cette fréquence entre en interaction avec la fréquence de balayage du capteur, des bandes lumineuses peuvent apparaître sur l’image.

Le phénomène est visible sur les photos, mais difficile à anticiper car la fréquence de balayage des LED varie avec leur intensité. En effet la variation de l’intensité lumineuse d’une LED est réalisée par modulation du signal d’impulsion. Dit autrement, ceci revient à allumer et éteindre rapidement la LED à une fréquence élevée, pour créer l’illusion d’une intensité lumineuse variable. En ajustant la fréquence de modulation, on peut contrôler l’intensité perçue.

Les LED fonctionnent dans une plage de fréquences de l’ordre de 100 Hz à 2 kHz., avec un temps d’impulsion typique de 1 ms à 10 ms. Ces chiffres sont à comparer aux temps de balayage des Nikon Z en obturation électronique :

Nikon Z 6 / Z 6II*

• mode photo (14-bit) : 50 ms
• mode photo (12-bit ou JPEG) : 26 ms
• mode vidéo (4K FX) : 22 ms
• mode vidéo (1080p FX) : 8 ms

Nikon Z 7 / Z 7II*

• mode photo : environ 67 ms

Nikon Z 5*

• mode photo : environ 100 ms

*Je rappelle toutefois qu’il s’agit ici de comparer des données théoriques, et que sur le terrain tout cela peut varier.

Vous voyez combien tout cela est complexe, car le chevauchement est vite possible, ces temps étant très proches. De plus le temps total de balayage augmente avec le nombre de pixels du capteur (plus il y en a, plus il faut du temps pour les lire tous), ce qui pénalise d’autant plus les capteurs 45 Mp face aux 24 MP.

Quels sont les risques ?

Si vous utilisez un Nikon Z (ou tout autre hybride) en lumière naturelle, ou en lumière artificielle basée sur un autre principe que les LED, vous n’aurez aucun problème. Pas de bandes lumineuses.

Si vous utilisez le même appareil photo avec des éclairages à LED (salles de spectacles, concerts, salles de réunion), vous prenez le risque de voir des bandes apparaître sur vos photos sans pouvoir les éliminer en post-traitement.

Ce risque est plus grand avec la génération Z 5 – Z 6 – Z 7 -Z f – Z 50 – Z fc – Z 30 et moins grand avec la génération Z 8 – Z 9.

Ce phénomène est valable en photo comme en vidéo. Certains logiciels de montage vidéo permettent de réduire la visibilité de ces bandes, mais un résultat parfait n’est jamais garanti.

Les capteurs Nikon Z récents : des améliorations mais pas la solution ultime encore

Les appareils photo hybrides équipés de capteurs plus récents, comme les Nikon Z 8 et Z 9, ont apporté des améliorations en matière d’obturation électronique.

Ces capteurs peuvent balayer à une vitesse de 3 ms. C’est mieux que sur les modèles précédents mais pas encore suffisant pour éliminer complètement le problème des bandes lumineuses.

L’avenir : les capteurs organiques sans balayage

Les capteurs de nouvelle génération, notamment les capteurs organiques, doivent résoudre ce problème. Ils vont permettre un balayage à une fréquence supérieure à celle des LED.

Un capteur organique utilise des matériaux organiques pour la détection de la lumière, alors que les capteurs CMOS actuels utilisent des composés inorganiques comme le silicium. Les capteurs organiques offrent une meilleure sensibilité à la lumière, une plage dynamique plus large et une réduction du bruit électronique.

Ils permettent également un balayage plus rapide du capteur, ce qui peut minimiser les effets indésirables comme les bandes lumineuses et le rolling shutter.

Ces capteurs pourraient même éliminer le besoin de balayage, en lisant toutes les photosites au même instant rendant ainsi le problème des bandes lumineuses obsolète.

Nikon Z et obturateur électronique : en résumé

L’obturateur électronique a ouvert de nouvelles possibilités pour les photographes et vidéastes, la principale étant le silence absolu de fonctionnement. Il n’est toutefois pas sans défauts. Comprendre ces interactions entre fréquence de balayage du capteur et celle des LED peut vous éviter les problèmes sur vos photos.

En attendant les nouvelles générations de capteurs organiques, la solution de contournement pour supprimer tout risque de bandes lumineuses sur vos photos avec les éclairages à LED est de passer en obturation mécanique. L’obturateur mécanique des Nikon Z étant très discret, il est parfois plus sage de l’activer par défaut, dans le doute, que de constater a posteriori que vos photos sont inutilisables.

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