A - Fonctionnement d'un appareil photo numérique

1) L’objectif

L’objectif est la première partie essentielle d’un appareil photo. Il est composé de plusieurs lentilles qui permettent de focaliser la lumière provenant de la scène photographiée. Ces lentilles ajustent la trajectoire des rayons lumineux pour former une image nette sur le capteur. La qualité de l’objectif influence directement la netteté et la précision de l’image. Certains objectifs peuvent zoomer pour rapprocher ou éloigner le sujet, tandis que d’autres ont une focale fixe.

Schéma d'un appareil photo numériqueInformations[1]

ComplémentRenversement de l'image

Le monde à l'envers - C'est Pas Sorcier
Informations[2]

2) Le capteur

Le capteur est une surface photosensible située derrière l’objectif. Il est composé de millions de petits éléments sensibles à la lumière, appelés photosites. Chaque photosite réagit à l’intensité lumineuse qu’il reçoit et la convertit en un signal électrique analogique. Plus la lumière est forte, plus le signal généré est intense. Ces signaux représentent les différentes zones de l’image en niveaux de luminosité et de couleur. La taille et la qualité du capteur jouent un rôle crucial dans la résolution et la sensibilité de l’image, notamment dans des conditions de faible éclairage.

ComplémentCapteurs CCD et CMOS

Il existe principalement deux types de capteurs : les CCD (Charge-Coupled Device) et les CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Les capteurs CCD, souvent utilisés dans les appareils haut de gamme, offrent une meilleure qualité d'image avec moins de bruit, mais consomment plus d'énergie. Les CMOS, plus courants dans les appareils grand public, sont moins coûteux et plus économes en énergie.

Capteurs CCD et CMOSInformations[3]

ComplémentGrille de Bayer

Pour capturer les couleurs, la plupart des capteurs utilisent une grille de Bayer, une grille composée de filtres rouges, verts et bleus placés devant les photosites. Chaque photosite ne détecte qu'une seule couleur (R, V ou B), et un algorithme d'interpolation reconstitue ensuite les couleurs manquantes pour chaque pixel. Cette méthode permet de reproduire une image en couleurs à partir des données brutes du capteur, bien qu'elle puisse parfois introduire des artefacts visibles dans certaines conditions. La taille et la densité des photosites influencent directement la résolution et la sensibilité à la lumière de l'appareil photo.

Grille de BayerInformations[4]

3) Le Convertisseur Analogique Numérique (CAN)

Les signaux électriques analogiques produits par le capteur ne peuvent pas être directement interprétés par l’appareil photo sous forme numérique. Le convertisseur analogique-numérique (CAN) transforme ces signaux en données binaires, compréhensibles par le système électronique. Ce processus consiste à mesurer précisément l’intensité du signal et à l’encoder sous forme de valeurs numériques. Plus la précision du CAN est élevée, plus l’image conserve de détails et de nuances, ce qui est essentiel pour obtenir une photo fidèle à la réalité.

Convertisseur Analogique Numérique (CAN)Informations[5]

4) Le microprocesseur

Une fois les données converties en numérique, le microprocesseur prend le relais pour optimiser l’image. Il applique différents traitements, comme l’ajustement des couleurs, la correction de la luminosité, la réduction du bruit (les grains visibles dans les zones sombres), et parfois même des effets artistiques. Le microprocesseur utilise des algorithmes pour interpréter les données et améliorer la qualité globale. C’est aussi lui qui gère les réglages comme la balance des blancs ou le contraste, en fonction des paramètres choisis par le photographe ou des réglages automatiques de l’appareil.

5) L’écran

Après traitement, l’image est affichée sur l’écran de l’appareil photo. Cet écran permet à l’utilisateur de visualiser immédiatement le résultat de sa prise de vue. Il sert aussi à naviguer dans les menus, régler les options et prévisualiser les photos avant la capture. Les écrans modernes offrent une haute résolution pour un aperçu précis, et certains sont tactiles pour une interaction plus intuitive. Cette étape est cruciale pour vérifier la composition, la netteté et l’exposition avant de sauvegarder définitivement la photo.

6) Mémoire (interne ou externe)

Une fois l’image traitée et validée, elle est enregistrée dans la mémoire de l’appareil. Cette mémoire peut être interne (intégrée directement à l’appareil) ou externe (comme une carte SD). Le format de fichier utilisé (JPEG, RAW, etc.) détermine la taille et la qualité de l’image stockée. La mémoire permet de conserver les photos même lorsque l’appareil est éteint, et elles peuvent ensuite être transférées vers un ordinateur ou un autre support pour un archivage à long terme ou un partage. La capacité de stockage disponible influence le nombre de photos que l’on peut prendre avant de devoir libérer de l’espace.

ComplémentFormats usuels

Avantages

Inconvénients

JPEG

  • Bon rapport qualité / poids

  • Lisible par tous les navigateurs et tous les programmes

  • Peut être ajusté en poids et qualité de façon fine

  • Gère les métadonnées Exif

  • Image directement exploitable

  • Écriture rapide sur une carte mémoire

  • Compression avec perte

  • Lié à des brevets

  • Qualité variable selon les appareils

  • Limité à 8 bits

  • Réglages effectués par l'électronique de l'appareil

  • Ne gère pas la transparence

RAW

  • Non compressé

  • Très malléable

  • Très riche en informations exemptes de traitement

  • Permet de produire un fichier sur-mesure

  • Nécessite un convertisseur souvent cher

  • Fichiers volumineux

  • Fichiers propriétaires

TIFF

  • Ne nécessite pas de logiciel spécifique.

  • Peut être compressé avec ou sans pertes

  • Codage possible sur 16 bits

  • Très volumineux

  • Ne convient pas pour la prise de vue