IMAGES NUMERIQUES
Partie 3 : sciences physiques: capteur et matrice de Bayer
Comme découvert dans la partie précédente, le principe physique de fonctionnement d’un écran impose qu’il reçoive une information décomposée en niveaux de rouge, de vert et de bleu. Le procédé technique fondamental de la photographie numérique est donc la décomposition de la lumière visible suivant ces trois composantes : c’est le rôle de la matrice de Bayer.
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La lumière extérieure, après avoir été filtrée (filtres InfraRouge et Anti-Aliasing), va être concentrée par des microlentilles avant de passer dans la matrice de Bayer.
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Le rôle de la matrice de Bayer est de séparer la lumière, en laissant passer sa composante rouge, verte, ou bleue. À noter que la composante verte est deux fois plus représentée que les autres couleurs. Cela est dû au fait que l’œil humain est naturellement plus sensible au vert qu’aux autres couleurs. Il faut donc artificiellement favoriser la lumière verte lors de sa captation.
Sous cette matrice de Bayer se situent les photosites qui vont convertir la lumière reçue ( rouge, verte ou bleue) en signal électrique, plus ou moins important suivant la puissance de la lumière. Cette conversion de l’information lumineuse en information électrique est l’étape essentielle de la prise d’une photographie numérique. |
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Les photosites jouent un rôle dans la captation de la lumière, à l’intérieur du capteur de l’appareil photo numérique, alors que les pixels de l’écran servent à reproduire cette lumière.
Lorsque les fabricants d’appareil photo ou de smartphones communiquent sur le nombre de mégapixels, ils font référence à la définition maximale (en nombre de pixels ) que pourra avoir l’image une fois affichée.
Ce nombre de mégapixels n’est pas égal au nombre de photosites, des procédés algorithmiques permettent de deviner des pixels (on parle d’interpolation) non captés par les photosites.
Question 3.1 :
Comment a évolué le nombre de méga-pixels entre l’iPhone 15 et l’iPhone 13 ?
Quel est l’avantage à avoir de plus grands photosites dans un capteur ?
Les algorithmes de traitement des photographies numériques
La qualité des photographies prises par les appareils photo numériques ou les smartphones augmente d’année en année.
Si des progrès ont eu lieu dans le domaine de l’optique, c’est essentiellement aux progrès des algorithmes de traitement d’images que l’on doit aujourd'hui la satisfaction d’une photographie réussie.
Les algorithmes présentés ci-dessous peuvent être utilisés en post-traitement de photographie (sur un ordinateur avec un logiciel dédié), ou par le biais d’un filtre appliqué sur un réseau social, ou de manière automatique lors de la prise de vue lorsque ces algorithmes sont mis en oeuvre dans l’appareil photo numérique.
► algorithme ①
Fusion automatique de plusieurs photographies pour ne garder que des visages souriants
► algorithme ②
Effet Bokeh : modification artificielle de la profondeur de champ.
Appelé « mode Portrait » sur iOS
► algorithme ③
Focus stacking : plusieurs photos de profondeurs de champs différentes sont fusionnées pour que le premier plan et l’arrière-plan soient nets en même temps.
► algorithme ④
correction de la distorsion
( cf: https://www.lesnumeriques.com/photo/les-distorsions-pu121233.html)
Question 3.2
Situez les algorithmes précédents dans le tableau suivant :
Algorithmes essayant de reproduire le plus fidèlement possible une réalité |
Algorithmes essayant d’imiter un effet artistique |
Algorithmes produisant une photo d’une situation qui n’a jamais existé |
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