Capteur photo
Sciences numériques et technologie
Au siècle dernier on trouvait dans tous les appareils photo des pellicules. Une pellicule est une surface photosensible (surface qui réagit à la lumière) qui capte les informations lumineuses. Une fois la pellicule terminée (avec une pellicule on peut faire un nombre variable de photos : 6, 12, 24 ou 36), elle était extraite (certains photographes utilisent encore des appareils photo avec pellicule) de l'appareil photo puis développée dans un laboratoire spécialisé grâce à des procédés chimiques, bref, tout cela était quelque peu complexe et quelque peu contraignant (par exemple une photo ratée, était tout de même développée et donc facturée...).
Aujourd'hui, fini ces contraintes, on peut prendre autant de photos que l'on veut (dans la limite des capacités mémoires de l'appareil), effacer une photo si elle ne nous convient pas, imprimer uniquement certaines photos sur l'imprimante familiale. Cela a été rendu possible grâce au progrès de l'informatique et de l'électronique et plus particulièrement grâce à l'arrivée dans l'électronique grand public des capteurs photo.
Le capteur photo remplace la pellicule, un capteur photo est donc une surface photosensible. Le capteur photo est composé d'un grand nombre de photosites, chaque photosite va recevoir de la lumière, l'intensité lumineuse va être "convertie" en tension électrique grâce à un effet physique très complexe qui ne sera pas abordé ici : l'effet photoélectrique. Plus l'intensité lumineuse reçue par le photosite est importante plus le photosite produira une tension électrique importante.
Si l'on se contentait de ce système, nous aurions uniquement des images en niveau de gris (souvent appelé à tort image en "noir et blanc"). Afin de pouvoir gérer les couleurs, on rajoute donc un filtre coloré devant chaque photosite. Nous avons vu, dans la partie consacrée aux images, qu'il est possible de générer un grand nombre de couleurs uniquement à partir du rouge, du vert et du bleu, nous allons donc trouver 3 types de filtres : des filtres "rouges" (qui laisseront uniquement passer la lumière rouge), des filtres "verts" (qui laisseront uniquement passer la lumière verte) et des filtres "bleus" (qui laisseront uniquement passer la lumière bleue). À chaque photosite on associera soit un filtre rouge, soit un filtre vert, soit un filtre bleu. Il existe différentes façons d'agencer les filtres sur le capteur photo, mais nous ne rentrerons pas dans ces détails ici.
Précédemment nous avons vu qu'une image est constituée de pixels, mais dans le cas d'une photo d'où vient l'information (canal rouge, canal vert et canal bleu) associée à chaque pixel de la photo ?
La réponse est simple : des photosites du capteur photo. L'association de 4 photosites (deux verts, un rouge et un bleu) donnera les informations qui permettront de créer un pixel de l'image.
Comme vous pouvez le constater sur le schéma ci-dessus, l'information produite par un photosite pourra être utilisée pour "construire" 2 pixels se trouvant l'un à côté de l'autre dans l'image finale.
Entraînement 1
Rédigez à l'aide d'un traitement de texte un résumé de quelques lignes qui explique le fonctionnement du capteur d'un appareil photo numérique.
Les pixels
Une image est composée de petits points appelés pixel. Les pixels (abréviation de PICture Element) forment une image.
Le pixel représente ainsi le plus petit élément constitutif d’une image numérique.
L’ensemble de ces pixels est contenu dans un tableau à deux dimensions et constitue l’image Bitmap
Lorsque l’on agrandi l’image, le nombre de pixel reste identique et la taille des pixels augmente, on perd en qualité (« pixellisation »).
Entraînement 2 :
Essayez de trouver le code binaire nécessaire pour reproduire l'image suivante
La définition
La définition d’une image vous donne le nombre de pixels qui compose l’image, par exemple une image de définition 800 x 600 (800 par 600), signifie que cette image est composée de 800 pixels en largeur et de 600 pixels en hauteur, soit en tout 800 x 600 = 480000 pixels.
La résolution
La taille est une autre caractéristique d'une image, elle correspond à la taille de l'image en cm ou en pouce (inch en anglais), toujours en utilisant la largeur et la longueur de l'image. Le papier photo vendu dans le commerce que l'on trouve le plus couramment fait 15 cm en largeur et 10 cm en hauteur. En cas d'impression sur ce papier, on obtiendra des photos de taille 15x10.
En combinant la taille et la définition d'une image, l'on obtient la résolution de cette image. La résolution est le nombre de points contenu dans une longueur donnée (en pouce). Elle est exprimée en points par pouce (PPP en Français ou en anglais DPI pour Dots Per Inch).
Un pouce mesure 2.54 cm, c’est une unité de mesure britannique utilisée dans les pays anglophones.
Plus la résolution est élevée, plus les points sont petits et nombreux, plus l'image est fine.
Formule à retenir :
Pour calculer la résolution, nous effectuons le calcul suivant :
Taille en pixels * 2,54 cm / Taille en cm du tirage = DPI.LA formule est modifiable en utilsiant les règles de mathématique.
Pour calculer la définition, nous effectuons le calcul suivant :
Taille en pixels = DPI x Taille en cm du tirage / 2,54
Entraînement 3
Soit une image de définition 800x533 que l'on imprime sur du papier photo de taille 15x10 (en cm), calculez la résolution de cette image en ppp (rappel 1 pouce = 2,54 cm).
Entraînement 4
Sachant que l'on estime que pour avoir une impression de qualité il faut atteindre une résolution de 300 ppp, calculez la définition minimale d'une image dans le cas d'une impression sur du papier photo 15 x 10.
Entraînement 5
L'écran d'un smartphone a une résolution de 458 ppp, il affiche des images de définition 2436 x 1125. Calculez la taille de cet écran (largeur, hauteur) en cm.