Comment fonctionne un appareil photo numérique ?

Les appareils photo numériques donnent un tout nouveau sens à l’idée de « peindre par les chiffres ». Contrairement aux anciens appareils photo à pellicule, ils capturent et enregistrent des images du monde qui nous entoure grâce à la technologie numérique. En d’autres termes, ils enregistrent les photos non pas comme des motifs d’ombre et de lumière, mais comme de longues chaînes de chiffres.
Cette méthode présente de nombreux avantages : elle nous donne des photos instantanées, nous permet de modifier nos images et facilite le partage des photos à l’aide des smartphones, d’email et de sites web.

Comment fonctionnent un appareil photo ordinaire ?

Le film est chargé dans une bobine à droite et s’enroule sur une autre bobine à gauche, passant devant l’objectif en cours de route. Lorsque vous prenez une photo, l’obturateur laisse entrer la lumière de l’objectif et expose la pellicule. Tout cela est très XIXe siècle par rapport à la photographie numérique !
Si vous avez un appareil photo argentique, vous savez qu’il est inutile sans un équipement essentiel : une pellicule. Un film est une longue bobine de plastique souple recouverte de produits chimiques spéciaux (à base de composés d’argent) sensibles à la lumière.
Pour éviter que la lumière n’abîme le film, il est enveloppé dans un cylindre en plastique résistant à la lumière, ce que vous mettez dans votre appareil photo.
Lorsque vous voulez prendre une photo avec un appareil photo à pellicule, vous devez appuyer sur un bouton. Celui-ci actionne un mécanisme appelé obturateur, qui fait un trou (l’ouverture) s’ouvrir brièvement à l’avant de l’appareil, permettant à la lumière de pénétrer à travers l’objectif (un épais morceau de verre ou de plastique monté à l’avant). La lumière provoque des réactions dans les produits chimiques de la pellicule, ce qui permet de stocker l’image devant vous.

Et c’est fini ?

Mais le processus n’est pas encore terminé. Lorsque la pellicule  est pleine, vous devez l’apporter chez un photographe pour la faire développer. En général, cela implique de placer le film dans une énorme machine de développement automatisée.
La machine ouvre le conteneur de film, en retire le film et le trempe dans divers autres produits chimiques pour faire apparaître vos photos. Ce processus transforme le film en une série de « négatifs », versions inversées et fantomatiques de ce que vous avez réellement vu.
Dans un négatif, les zones noires paraissent claires et vice-versa et toutes les couleurs paraissent également bizarres parce que le négatif les stocke comme leurs opposés. Une fois que la machine a fabriqué les négatifs, elle les utilise pour faire des tirages (versions finies) de vos photos.

Pas toujours pratique …

Si vous ne voulez prendre qu’une ou deux photos, tout cela peut être un peu gênant. La plupart des gens se sont retrouvés à gaspiller des photos simplement pour « finir la pellicule ». Souvent, vous devez attendre plusieurs jours pour que votre pellicule soit développée et que vos tirages (les photos finies) vous soient rendus. Il n’est pas étonnant que la photographie numérique soit devenue très populaire – car elle résout tous ces problèmes d’un seul coup.

Comment fonctionnent les appareils photo numériques

Les appareils photo numériques ressemblent beaucoup aux appareils photo à pellicule ordinaires, mais ils fonctionnent d’une manière complètement différente. Lorsque vous appuyez sur le bouton pour prendre une photo avec un appareil numérique, une ouverture s’ouvre à l’avant de l’appareil et la lumière entre par l’objectif.
Jusqu’à présent, c’est exactement la même chose qu’un appareil photo argentique.

Mais à partir de là, tout est différent. Il n’y a pas de pellicule dans un appareil photo numérique. A la place, il y a un équipement électronique qui capte les rayons lumineux entrants et les transforme en signaux électriques. Ce détecteur de lumière est de deux types, soit un dispositif à couplage de charge (CCD), soit un capteur d’images CMOS.

Si vous avez déjà regardé un écran de télévision de près, vous aurez remarqué que l’image est composée de millions de petits points ou carrés colorés appelés pixels. Les écrans d’ordinateurs portables LCD composent également leurs images à l’aide de pixels, bien qu’ils soient souvent beaucoup trop petits pour être vus.
Sur un écran de télévision ou d’ordinateur, les appareils électroniques allument et éteignent très rapidement tous ces pixels colorés. La lumière de l’écran se propage jusqu’à vos yeux et votre cerveau est trompé pour voir une grande image en mouvement.

Mais, comment ça marche dans un appareil photo numérique ?

Dans un appareil photo numérique, c’est exactement le contraire qui se produit. La lumière de l’image que vous photographiez zoome dans l’objectif de l’appareil. Cette « image » entrante frappe la puce du capteur d’image, qui la décompose en millions de pixels. Le capteur mesure la couleur et la luminosité de chaque pixel et les enregistre sous forme de nombre. Votre photographie numérique est en fait une très longue chaîne de chiffres décrivant les détails exacts de chaque pixel qu’elle contient.

Comment les appareils photo numériques utilisent la technologie numérique ?

Une fois qu’une image est stockée sous forme numérique, vous pouvez faire toutes sortes de choses avec elle. Branchez votre appareil photo numérique à votre ordinateur, et vous pouvez télécharger les images que vous avez prises et les charger dans des programmes comme PhotoShop pour les modifier ou les mettre en forme.
Vous pouvez aussi les télécharger sur des sites web, les envoyer par e-mail à vos amis, etc. Cela est possible parce que vos photos sont stockées au format numérique et que toutes sortes d’autres appareils numériques – des iPods MP3 aux téléphones portables, des ordinateurs aux imprimantes photo – utilisent également la technologie numérique. Le numérique est une sorte de langage que tous les appareils électroniques « parlent » aujourd’hui.

Les avantages du numérique

Les appareils photo numériques sont beaucoup plus pratiques que les appareils photo sur pellicule. Vous pouvez voir instantanément l’aspect de la photo sur l’écran LCD au dos de l’appareil. Si votre photo ne s’avère pas bonne, vous pouvez simplement la supprimer et réessayer. Vous ne pouvez pas faire cela avec un appareil photo à pellicule.

Les appareils photo numériques permettent aux photographes d’être plus créatifs et expérimentaux. Si vous ouvrez une photo numérique dans un programme de retouche d’image, vous pouvez la modifier de toutes sortes de façons. Un tel programme fonctionne en ajustant les chiffres qui représentent chaque pixel de l’image.

Ainsi, si vous cliquez sur une commande qui rend l’image 20 % plus lumineuse, le programme passe en revue tous les chiffres pour chaque pixel à tour de rôle et les augmente de 20 %. Si vous inversez une image (en la retournant horizontalement), le logiciel inverse la séquence des chiffres qu’il mémorise de sorte qu’ils vont dans le sens opposé. Ce que vous voyez à l’écran, c’est l’image qui change au fur et à mesure que vous la modifiez ou la manipulez. Mais ce que vous ne voyez pas, c’est le programme de retouche qui change tous les chiffres en arrière-plan.

Des retouches numériques directement dans l’appareil, c’est possible ?

Certaines de ces techniques d’édition d’images sont intégrées dans des appareils photo numériques plus sophistiqués. Vous pouvez avoir un appareil photo qui possède un zoom optique et un zoom numérique. Un zoom optique signifie que l’objectif se déplace vers l’intérieur et l’extérieur pour agrandir ou réduire l’image entrante lorsqu’elle atteint le CCD.

Un zoom numérique signifie que la micropuce à l’intérieur de la caméra agrandit l’image entrante sans déplacer l’objectif. Ainsi, tout comme lorsqu’on se rapproche d’un téléviseur, l’image se dégrade en qualité. En bref, les zooms optiques rendent les images plus grandes et tout aussi claires, mais les zooms numériques rendent les images plus grandes et plus floues.

Pourquoi les appareils photo numériques compressent les images ?

Imaginez un instant que vous êtes une puce de détection d’image CCD ou CMOS. Regardez par la fenêtre et essayez de comprendre comment vous mémoriseriez les détails de la vue que vous pouvez voir.

Tout d’abord, vous devez diviser l’image en une grille de carrés. Vous devez donc dessiner une grille imaginaire sur le dessus de la fenêtre. Ensuite, vous devez mesurer la couleur et la luminosité de chaque pixel de la grille. Enfin, vous devez noter toutes ces mesures sous forme de nombres.
Si vous mesuriez la couleur et la luminosité de six millions de pixels et que vous écriviez ces deux choses sous forme de nombres, vous obtiendriez une chaîne de millions de chiffres – pour ne conserver qu’une seule photo !
C’est pourquoi les images numériques de haute qualité constituent souvent d’énormes fichiers sur votre ordinateur. Chacun d’entre eux peut avoir une taille de plusieurs mégaoctets (millions de caractères).

Simplifier l’image

Pour contourner ce problème, les appareils photo numériques, les ordinateurs et autres appareils numériques utilisent une technique appelée compression. La compression est une astuce mathématique qui consiste à comprimer les photos numériques pour qu’elles puissent être stockées avec moins de chiffres et moins de mémoire.

Une forme populaire de compression est appelée JPG (prononcé J-PEG, qui signifie Joint Photographic Experts Group, d’après les scientifiques et les mathématiciens qui ont eu cette idée). Le JPG est connu comme une compression « avec perte » car, lorsque les photos sont compressées de cette manière, certaines informations sont perdues et ne peuvent jamais être restaurées.

Les JPG à haute résolution utilisent beaucoup d’espace mémoire et paraissent très clairs ; les JPG à basse résolution utilisent beaucoup moins d’espace et paraissent plus flous. La plupart des appareils photo numériques ont des paramètres qui vous permettent de prendre des photos à des résolutions plus ou moins élevées.

Si vous choisissez la haute résolution, l’appareil photo peut stocker moins d’images sur sa carte mémoire – mais elles sont de bien meilleure qualité. Si vous optez pour la basse résolution, vous obtiendrez plus d’images, mais la qualité ne sera pas aussi bonne. Les images en basse résolution sont stockées avec une plus grande compression.

Transformer des photos ordinaires en photos numériques

Il existe un moyen de transformer les photos d’un appareil photo argentique ordinaire en photos numériques, en les scannant. Un scanner est un équipement informatique qui ressemble à une petite photocopieuse mais qui fonctionne comme un appareil photo numérique. Lorsque vous mettez vos photos dans un scanner, une lumière les balaye, les transformant en chaînes de pixels et donc en images numériques que vous pouvez voir sur votre ordinateur.