La photographie numérique
La photographie numérique est une technique photographique utilisant un capteur composé de photosites (cellules photosensibles), traduisant les informations lumineuses en signal électrique. Elle est opposée à la photographie argentique, qui consiste à utiliser un procédé photochimique pour capturer la lumière.
Le signal électrique remplit une grille (matrice) avec des valeurs dites de luminance (intensité de la lumière).
Les valeurs dans la matrice correspondent aux couleurs de l'image capturée, obtenues par décomposition de la lumière grâce à des filtres rouges, verts et bleus (matrice de Bayer) :
Les couleurs
Pourquoi "rouge", "vert" et "bleu" ?
Chez l'Homme, la vision est une projection inversée de l'image perçue. Les rayons lumineux sont projetés sur le fond de la rétine, qui contient des cônes.
Les cônes sont des photorécepteurs traduisant les couleurs perçues en impulsions électriques, transmises au cerveau.
Il existe 3 types de cônes :les cônes rouges, les cônes verts et les cônes bleus :
Synthèse additive
Comme on peut l'observer, nous ne voyons pas qu'en rouge, vert ou bleu ! L'environnement, tel qu'on le perçoit, est un mélange de ces 3 couleurs, appelé synthèse additive.
Ainsi, à partir de ces 3 couleurs dites primaires, on peut obtenir des couleurs dites secondaires (magenta, jaune, cyan).
L'addition de toutes ces couleurs donne du blanc, et l'absence donne du noir :
| Couleur 1 | Couleur 2 | Couleur 3 | Résultat |
|---|---|---|---|
| Noir | |||
| Rouge | Rouge | ||
| Vert | Vert | ||
| Bleu | Bleu | ||
| Rouge | Vert | Jaune | |
| Rouge | Bleu | Magenta | |
| Bleu | Vert | Cyan | |
| Jaune | Magenta | Cyan | Blanc |
Le mélange et la variation de luminosité de ces 3 couleurs nous permettent de percevoir ainsi notre monde.
Pixel
Les photos que l'on prend avec notre smartphone, ou un APN (Appareil Photo Numérique) sont composées d'un ensemble de pixels, des petits carrés, mis les uns à côté des autres. On les retrouve également sur tous nos écrans.
Ces petits carrés sont chacun divisés en 3 parties. Chaque partie correspond à une couleur : au rouge, au vert, et au bleu, pour que l'oeil humain puisse représenter et percevoir les couleurs. Ainsi, ces 3 composantes représentent un pixel, et un ensemble de pixels représentent une image.
De la même façon que pour nos yeux, tout fonctionne par signaux électrique. L'intensité du signal va faire varier l'intensité de la couleur.
Par exemple pour représenter un pixel rouge, sa composante rouge va recevoir de l'électricité, mais pas les composantes verte et bleue.
Du capteur à la photo numérique
Source : "Sciences Numériques & Technologie 2de, Éditions Nathan"
- L'objectif concentre la lumière (photons) ;
- Le capteur d'image va transformer l'image en signaux grâce aux photosites (matrice) ;
- Le convertisseur analogique/numérique va transformer le signal électrique en binaire (0 ou 1) ;
- Le système de traitement d'image génère un fichier brut (format
RAW) après la conversion. On obtient des pixels monochromes de l'image.AlgorithmesCette partie va assembler les différents pixels monochromes et y gérer la luminosité, contraste etc à l'aide d'algorithmes de traitements.
- À la fin du traitement, l'image est compressée sous un format de lecture lisible, tel que le
jpeg. - La carte mémoire va servir de système de stockage des images.
- L'écran va retranscrire les pixels de l'image.
Notions photographiques
Définition d'une image
Chaque image possède un certain nombre de pixels. Ce nombre de pixels s'appelle la définition d'une image.
Comme une image est rectangulaire, elle possède une longueur et une largeur. La définition revient à multiplier la longueur par sa largeur.
Ainsi, si une image fait 600 pixels de largeur, et 100 pixels de hauteur, elle possèdera 60 000 pixels.
Il existe aussi une définition pour les APN (12Mpx pour l'iPhone 12 par exemple). Celle-ci détermine les dimensions maximales des photos prises par le capteur.
Actuellement, le traitement logiciel permet de grandement améliorer la qualité des photos.
Résolution d'une image
La résolution d'une image est une unité de grandeur servant principalement à l'impression d'une image. Elle correspond à une densité de pixels sur une longueur donnée, et s'exprime en point par pouce, ou pixel par pouce (PPP).
Il est estimé qu'une impression est qualifiée de bonne lorsque la résolution est de 250ppp minimum.
- Clic droit sur l'image,
propriété Détails- Diviser par 100 chacune des valeurs dans
Dimensions - Les multiplier entre elles
- Multiplier par 2,6 (taille d'un pouce en centimètre)
- La valeur obtenue est en ppp, si elle est supérieure à 250, c'est bon !
Profondeur de couleur
La profondeur de couleur correspond au nombre de couleurs pouvant être utilisées. Plus la profondeur sera élevée, plus on pourra utiliser de teintes de couleurs différentes pour représenter nos images. C'est une unité qui s'exprime en bit par pixel (bpp).
Un bit ne peut posséder que 2 valeurs : 0 ou 1.
Pour un bbp de :
- 1, on ne pourra avoir que 2 couleurs : la couleur
0(noire) et la couleur1(blanche) ; - 2, on aurait 2*2 possibilités de couleurs soit 4 couleurs ;
- 3 : on aurait 2*2*2 possibilités de couleurs soit 8 couleurs...
| bpp | nombre de couleurs | exemple |
|---|---|---|
| 1 | 1*2 = 2 |  |
| 2 | 2*2 = 4 |  |
| 3 | 2*2*2 = 8 |  |
| 4 | 24 =16 |  |
| 6 | 26 =64 |  |
| ... | ... | |
| 24 | 224 =16 777 216 |  |
Les pixels sont représentés sur 24 bits. Chaque couleur est codée sur 8 bits (8 bits deviennent un octet).
Ainsi, chaque couleur possède 28 possibilités, soit 256 variations pour la couleur.
256 pour le rouge * 256 pour le vert * 256 pour le bleu = 16 777 216 couleurs possibles.