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PHOTOGRAPHIE NUMERIQUE
INFOGRAPHIE
v18 janvier 2002
[email protected] - http://pierre.guidicelli.free.fr - Lyon - Photo numérique - Infographie - janvier 2002 - page 1
PHOTOGRAPHIE NUMERIQUE
INFOGRAPHIE
Ce document est composé de trois parties :
•
La première partie fournie quelques notions de base d’infographie.

•
La deuxième partie fait le point sur les caractéristiques et les limitations des appareils
photographiques numériques : Cette partie est très technique.

•
Poids des images.
Principe de fonctionnement des imprimantes laser et jet d’encre.
Résolution, linéature dpi , lpi ....
Physiologie de l’œil et résolution
Facteur d’échelle.
Scanners à plat et scanners de diapos. (réflexion et transmission)
Format de compression.
Problème de moiré.
Impression .
Capteur CCD - résolution - sensibilité - sensibilité spectrale.
Influence des différents types de bruit.
CCD et Trichromie.
Gain et sensibilité.
Profondeur de champ.
Focale équivalente
Stockage.
Transfert des données.
Autonomie électrique.
Ergonomie.
La troisième partie rassemble :
Une liste d’utilitaires indispensables en infographie.
Le calcul théorique de la profondeur de champ.
Une galerie de photos.(pour la version couleur de ce document)
Tous les tests et photos sont disponibles sur http://pierre.guidicelli.free.fr
•
Poids d’une image
La caractéristique principale d’une image est son poids : c’est à dire, la taille informatique du fichier image
¾ Poids = Largeur × Hauteur × Profondeur
La profondeur dépend du nombre de couleurs de l’image.
La couleur peut être codée sur :
1 bit
= image en noir et blanc appelée aussi image au trait
8 bits
= 1 octet : 28 = 256 possibilités de nuances de gris
ou 256 couleurs (GIF)
24bits
= 3 octets : 224=16 Millions de couleurs .
En 24 bits, chaque composante de la couleur: R(ouge), V(ert) et B(leu) est codée sur 8 bits. Les images
JPEG sont codées sur 24 bits. Tous les photoscopes délivrent des photos en 24 bits
30 bits : 230= 1 milliard de couleurs
36 bits : 236= 68 milliards de couleurs (pour les meilleurs scanners)
640×400 ×1
= 250 ko
Une image 640×400 en 256 couleurs ou en 256 niveaux de gris pèse
1024
1280 × 1024 ×3
Une image 1280×1024 en millions de couleurs pèse
= 3,8 Mo
1024 × 1024
2048 × 1536 ×3
≈ 9 Μο
Une image provenant d’un appareil photo Tri-Megapixels pèse
1024 × 1024
Les tailles courantes d’images provenant d’un appareil photo numérique sont :
Longueur × Hauteur
1600 × 1200
2048 × 1536
2272 × 1704
2560 × 1920
Poids
Nb de pixels
effectifs
5,49 Mo 1,92 MPixels
9 Mo
3,14 MPixels
11 Mo 3,9 MPixels
14 Mo 4,9 MPixels
Dénomination
Bi-megapixel (UXGA)
Tri-megapixel (SUXGA)
4,1-Megapixel
5,2-Megapixels
A titre de comparaison, une bonne émulsion photo capture l’équivalent de 25 millions de pixels
(6000×4000 pixels) ce qui correspondrait à un fichier d’environ 75 Mo !
Le nombre de pixels effectifs peut être inférieur au
nombre de pixels total du capteur.
¾
•
principe laser : http://www.epson.be/
Imprimantes laser
Le fonctionnement de ces imprimantes, proche de la
technologie des photocopieurs, consiste au balayage
par laser d'un rouleau photosensible. Le tambour
préalablement entièrement chargé se décharge
ponctuellement au passage du rayon laser dévié par
plusieurs lentilles et un miroir octogonal tournant,
provoquant le balayage de la feuille. Les fines particules
de toner n’adhèrent qu’aux emplacements du tambour où
le laser a provoqué les décharges.
Cette encre sera ensuite incrustée dans le
papier par action de la chaleur produite par des
rouleaux prenant en charge la feuille. La
qualité de l’impression est très supérieure à
celle des imprimantes à jet d’encre car l’encre
ne diffuse pas : on peut imprimer même sur
du papier buvard avec d’excellents résultats.
De plus l’encre « cuite » résiste bien plus
longtemps
au
rayonnement
lumineux.
¾ Qualité , rapidité , économie .
Ci-contre CANON LBP-810: 8 vraies pages à la minute. Ce qui est exceptionnel pour une
imprimante sans processeur (pas compatible LINUX)
Double connectique qui permet de la brancher à la fois sur un ordinateur de bureau sur port
parallèle, mais aussi en même temps par port USB sur un ordinateur portable (à condition de
ne pas imprimer simultanément )
Canon LBP-810 : très rapide : testée , approuvée …
¾ Les lasers impriment vite et bien. Le coût de revient à la page est environ 5 fois inférieur à celui d’une
jet d’encre .
•
Imprimantes jet d’encre
Le principe d'impression est basé sur la projection de microgouttes d'encre issues des cartouches par
l'intermédiaires de buses sous la pression d’un quartz piézo-électrique. Les imprimantes possèdent deux
cartouches généralement : une cartouche noire et une cartouche couleur (tricolore : cyan, magenta et jaune).
Le rendu des couleurs est réalisé par « synthèse soustractive »
les trois couleurs mélangées produisant du noir (en fait,
l'impureté des encres entraîne une couleur brun foncé, raison
pour laquelle la cartouche noire à été rajoutée : procédé
trichromique étendu à un procédé quadrichromique).
L’impression en qualité photo est souvent très lente (10 min
pour 4 photos assemblées sur une feuille A4)
Le coût à la page d’un jet d’encre est souvent prohibitif car les
constructeurs ont institutionnalisé un véritable racket sur les
consommables. (papier et cartouches).
(les cartouches HP incluent la tête d’impression contrairement
aux cartouches Epson : si buses bouchées retour SAV Epson ...)
HP 995 Cxi (silencieuse, assez rapide)
¾ Les jets d’encre impriment lentement . Les tirages obtenus sont chers et éphémères.
Conclusion :
Les imprimantes jet d’encre et laser ne peuvent pas reproduire les photos en tons continus.
Elles simulent des niveaux de gris (laser) ou des niveaux de couleurs (jet d’encre) en créant une trame.
•
Résolution physique - Résolution pratique - linéature
La représentation d'un pixel écran sur le papier exige l’impression de nombreux points colorés dont
l'assemblage visuel va approcher la nuance attendue : La trame.
Chaque pixel écran est représenté par un point de trame. Chaque point de trame est en réalité constitué
d’une mosaïque de points « élémentaires » dits « points papiers ». Ils correspondent aux plus petites
gouttes que l’imprimante est capable de projeter. La taille de ces gouttes élémentaires et leur densité
constitue une des caractéristiques importantes des imprimantes.
¾ Un point de trame est constitué d’une mosaïque de points papiers.
¾ La densité de points papiers s’appelle la résolution physique de l’imprimante .
Elle est souvent exprimée en « points par pouce » ou « dots per inch » (dpi). C’est cette résolution qui est
mise en avant par les fabricants: 720 dpi, 1440 dpi
¾ La densité de points de trame s’appelle la linéature ou résolution pratique de l’imprimante.
Elle est exprimée certaines fois en « lignes par pouce » ou « line per inch » (LPI )
Cette résolution n’est jamais fournie par les constructeurs : il s’agit pourtant de LA grandeur essentielle.
Explication :
Lorsqu'un constructeur annonce que son imprimante a une résolution de 1200 dpi, cela ne signifie pas que
l'imprimante est capable d'imprimer 1200 pixels par pouce, mais qu'elle est seulement capable de projeter
1200 gouttes d'encre par pouce. Dans la mesure ou il faut plusieurs gouttes pour imprimer un pixel, la
résolution maximum d'une imprimante jet d'encre est bien moindre (souvent de l’ordre de 250 lpi)
¾ 1 Inch = 1 pouce = 2,54 centimètres.
L’assemblage de cette mosaïque de points papiers pour constituer le point de trame est effectuée par le
pilote d’impression. La forme du point (rond ou elliptique), l’angle (généralement 45 degré) des points
de trame modifient aussi fortement le rendu final de l’impression.
Dans le cas d’une image noir et blanc :
avec 2 × 2 pixels, il est possible de créer 5 nuances de gris :
avec 3 × 3 pixels, on obtient 10 niveaux de gris;
avec n × n pixels , on obtient (n × n)+1 niveaux
Puisque le nombre de niveaux de gris est proportionnel à la
taille des points de trame, on pourrait être tenté d'utiliser
des points de trame de grande dimension mais cela
diminuerait sensiblement la finesse d'impression.
Explication :
Imprimer une image sur une imprimante de 300 dpi avec des cellules de 5 × 5 pixels permet d'obtenir 26
nuances de gris, mais une résolution pratique réduite à 60 lpi (300 / 5).
¾ l’augmentation du nombre de points papier dans le point de trame augmente les nombre de nuances
de gris possibles mais augmente aussi la taille des points de trame (c’est pour cela que la linéature
des imprimantes laser est fixée à une valeur relativement basse (~ 60 LPI)
¾ La qualité d'une image en niveau de gris, dépend de la finesse du point, mais aussi du rendu des
niveaux de gris. Les constructeurs doivent jouer sur un compromis nuance de gris / taille du point
de trame.
Ci-contre : impression sur une
laser NB à 300dp. Chaque point de
trame est constitué de 9×9 points
papiers, ce qui permet 82 nuances
de gris mais une linéature de
seulement 300/9=33 Lpi
Tout ceci se complique lors d’une impression couleur qui
s’effectue en plusieurs passes ...
De plus, pour couronner le tout, certains constructeurs
indiquent une résolution physique « visuelle », qui est
supérieure à la résolution physique réelle. Il s'agit en fait de
mettre en avant un algorithme de lissage des courbes
(interpolation), qui permet d'augmenter la qualité
d'impression . Il en résulte un léger flou à l’impression.
Impression quadrichromique avec trame décalée
A retenir :
Journal = 50 à 80 lpi revue = 100 à 120 revue d’art = 150 à 200 lpi
imprimante laser = 50 à 60 lpi
jet d’encre = 200 à 250 lpi
écran :72 ~100 lpi suivant le pitch de l’écran
Pour un pitch de 0.25 mm (17 pouces récent) la résolution est de 25.4mm/0.25=100lpi
linéature 30 lpi
53 lpi
100 lpi
Ci dessus : La linéature augmente (les points de trame sont plus petits) mais en contre partie le nombre de
nuances de gris diminue
Attention : Ces photos sont susceptible de subir l’effet de moiré à cause de la photocopieuse numérique utilisée pour la
reproduction de ce document ! !
L’image ci-contre est obtenue avec un autre algorithme de conversion
(Appelé tantôt nuages, diffusion, stochastique ou dither), il permet
d'atténuer l'effet de trame en ajoutant un peu d’aléatoire ! Cela donne un
meilleur rendu pour les photos. (moins sensible au moiré d’ailleurs !)
Le choix de la méthode de tramage s’effectue dans les propriétés de la
configuration d’impression.
En lui indiquant
la
qualité
souhaitée , le type
de papier, le type
de trame , l’utilisateur lui fournit des informations
cruciales qui vont permettre un rééchantillonnage ,
une interpolation (=lissage) de l’image en vue de
l’impression. Il s’agit de la phase de
« rastérisation » qui consiste à transformer le
document en une succession de points dont la
forme, la taille et la dispersion sont calculées en
fonction des caractéristiques de la machine, du
papier et des têtes d’impression.
panneau de configuration de la CANON LBP-810
Rassurez-vous , tout ce travail s’effectue le plus souvent de façon transparente et généralement
satisfaisante par le pilote d’impression (procédé RET chez HP).
•
Physiologie de l’œil et résolution
En première approximation, l’œil peut être assimilé à un système optique comprenant :une lentille
convergente de focale 15 mm, le cristallin, une surface sensible , la rétine, constituée d’une mosaïque de
capteurs : les cônes (130 millions) et les bâtonnets (6-7 millions)
Le diamètre des cônes est beaucoup plus petit que celui des bâtonnets.
Plus on s'éloigne de la partie centrale, plus les cônes se font rares et leur diamètre augmente
La macula (2~3 mm) essentiellement constituée de cônes permet la vision des détails en éclairage diurne .
(lecture , vision des détails)
La fovéa (1300 à 1500 microns) est une région de la rétine située dans la macula, près de l'axe optique
de l’œil. L'acuité visuelle y est maximale.
Le diamètre moyen d’un de ces « pixels physiologiques » est d’environ 5 microns.
La définition rétinienne de la macula est donc d’environ 1/0,005mm=200 points par millimètre soit environ
5000 points par pouces.
¾ La rétine à une résolution de 5000dpi.
Le pouvoir séparateur de l’œil est l’angle sous lequel doivent être vus deux points pour être séparés : il
est de 5µm / 15 mm ≈ 3.10-4 rad (1 minute d’angle)
Nous pouvons ainsi déterminer la résolution minimum nécessaire d’un document imprimé pour que la
trame soit invisible lorsqu’il est visionné à une distance d.
macula
cône
5um
Centre optique
de l’oeil
15mm
Aà
30 cm
3m
3.10- 4 rad
100 um
3km
1mm
1m
254dpi
25,4 dpi
Vous avez placé naturellement ce document à environ 30 cm de vos yeux , il nécessite donc, au moins,
1 point tous les dixièmes de millimètre soit 254 dpi
Pour ne pas distinguer le pitch d’un moniteur d’ordi à 100dpi il faut donc se placer à plus de 60 cm de
l’écran
Une affiche publicitaire visionnée à 3m nécessite seulement 1 point tous les millimètres (25.4dpi) soit
3000*2000 pixels
Les deux phares d’une voiture (espacés de 1 m) seront séparés si celle-ci est située à moins de 3km ...
Détail du calcul pour trouver 254dpi à 30 cm
A une distance d=30 cm les points doivent être séparés de e sachant que dans les triangles semblables on a
5um/15mm = e/d
5 × 10 −6
25,4 × 10 −3
−6
on trouve e =
× 0,30 = 100 × 10 = 100 µm . Il y aura
= 254 points par pouce = 254 dpi
15 × 10 −3
100 × 10 −6
•
Format de reproduction et facteur d’échelle
Nous avons vu ci dessus que la distance de vision dépend de la taille du document regardé :
On admet généralement qu’une image imprimée est regardée à une distance égale à environ 2 ou 3 fois sa
diagonale.
Photo 15×10cm (diagonale 18 cm) regardée à environ 30~40cm
Photo 40 × 30 cm dans une exposition à environ 1,5m
Affiche 4 × 3 m d’un panneau publicitaire à environ 10~15m
Dans ces conditions, on comprend que des photos de grande taille soient imprimées avec une résolution
plus faible : Un A5 de (21 ×15 cm) imprimé à 250 dpi et vu à 50 cm semblera tout aussi bon qu’un A3 (42
× 30 cm) à 125 dpi vu à 1m
¾ Plus la taille de la photo imprimée est petite , plus sa résolution doit être élevée .
Exemple :
Pour imprimer en A4 en 300 dpi, à partir d'une diapo 24 × 36 mm, le facteur d'échelle doit être de 297mm /
36 mm = 8,25. D'où une résolution de : 300 × 8,25 = 2500 dpi (environ).
Cette règle peut se modifier en fonction de certains impératifs d'impression professionnels qui font appel au
tramage. (la fréquence spatiale d’échantillonnage ne doit pas être un multiple entier proche de la
linéature sinon l’effet de moiré apparaît. Voir plus bas )
Dans le même ordre d’idée, il serait tentant d’obtenir des épreuves A4 à partir de simples tirages standards
en format 15×10cm. Il faut savoir que dans le meilleur des cas, la résolution d’une photo réalisée dans un
laboratoire industriel à partir d’un négatif 24×36 correspond à seulement 400lpi . Numériser en 600dpi ou
1200 dpi ne change rien à sa qualité. L’agrandissement mettra en évidence les défauts (le flou, le grain du
papier) le résultat imprimé présentera une absence de netteté et un moutonnement de l’image .
Utiliser un scanner de diapos (2000~3000dpi) (=scanner à transmission et non pas réflexion comme les
scanners à plat) donnera un résultat d’une qualité incomparable, même avec des taux d’agrandissement
élevés :
Une diapo ou un négatif provenant d’une pellicule 50 ISO contiennent l’équivalent de 25 millions
de pixels (6000×4000 pixels) ce qui correspondrait à un fichier d’environ 75 Mo !
La photo papier (400lpi) obtenue à partir de ce négatif contient seulement 2362×1575 = 4 millions
de pixels ce qui correspond seulement à un fichier de 12 Mo.
¾ Une diapo contient beaucoup plus d’information qu’un tirage papier .
Il faut garder précautionneusement ses diapos et négatifs. Les laboratoires devraient toujours placer les
négatifs dans des pochettes plastique individuelles afin d’éviter les rayures. Dans la plupart des
développements bon marché les négatifs n’ont aucune protection.
•
Résolution et scanners
Nous venons de déterminer que le pouvoir de résolution (pouvoir séparateur) de l’œil humain est
d’environ 3.10-4 rad , l’œil est capable de séparer des détails de l’ordre du dixième de millimètre à une
distance de 30 cm. Il faut donc qu’il y ait environ 250 points de trame par pouce pour que celle ci devienne
invisible.
C’est ce seuil qui est atteint par les meilleures imprimantes « jet d’encre » qui peuvent donc se prévaloir de
la sacro-sainte « qualité photo »
Attention , tout ceci est théorique et d’autres phénomènes physiques comme la diffusion de l’encre sur le
papier ou la précision de l’électronique du système de balayage du moniteur permettent d’abaisser
grandement ce seuil.
La linéature pratique des meilleures imprimantes du marché actuel étant d’environ 200 Lpi
il est donc inutile de scanner un document à plus de 200~300dpi. Si l’impression s’effectue sur une jet
d’encre peu récente ou sur une laser NB on pourra descendre à 100~150dpi
L’utilisation de ces valeurs vous assure que la seule limitation proviendra de votre imprimante et non pas
des réglages du scanner même si celle-ci est au maximum des ses possibilités (meilleur papier photo, mode
qualité photo, … Un dépassement n'apportera plus rien si ce n'est une augmentation inutile de la taille du
fichier.
Les résolutions 600 ou 1200 Lpi ne sont utiles que lorsque le rapport de reproduction est élevé
(agrandissement d’un détail, d’une diapo avec un dos pour transparent ...)
A titre d’indication :
Un scanner de diapo moyen de gamme (Minolta dual SCAN II) scanne une
diapo 24×36 mm à 2820 dpi.
36
24
La taille de la diapo en pouces est :
= 0,94 pouce ×
= 1,41 pouce,
25 ,4
25,4
sa taille en pixels sera de 0,94×2820=2664 pixels par 1,41×2820=3996 pixels
ce qui donne un fichier de 2664×3996=10,62 Megapixels qui aura comme
2664×3996×3
poids
= 30,4 Mo
Minolta dual Scan II (USB donc lent)
1024×1024
Ce fichier compressé en jpg aura un poids d’environ 5 Mo (faible taux de compression : niveau 5 dans
Paint Shop Pro) ce qui est très raisonnable pour ce type de fichier .
La taille d’impression maximale sera de 27cm × 40 cm (voir plus bas)
A noter :
Un scanner de diapo permet aussi de scanner les négatifs. Cette technique est moins sujette au bruit car les
zones opaques du négatif représentent les hautes lumières. Par contre le scanner doit inverser les couleurs et
éliminer le masque orange. Mais sa densité n'est pas normalisée et ce masque
est différent d'une gamme ou d'une marque de pellicule à une autre...
A noter : Certains scanners de diapo (Nikon LS-30 SCSI) disposent d’un
procédé permettant d’éliminer les poussières au moment du scan .
(procédé ICE de http://www.appliedsciencefiction.com/)
La diapo est pré-scannée en Infrarouge : La diapo ou le néga sont transparents
aux IR mais pas les poussières: le logiciel va éliminer les défauts sans toucher
au reste de la photo ...C’est vraiment étonnant d’efficacité et peut éviter des
journées entières de retouche sous photoshop.
Nikon LS-30 ICE SCSI (testé, approuvé et acheté : Une merveille de technologie...)
•
Le choc des mots, le poids des photos - les formats - la compression
Photo format standard 10×15 cm (=3,9×5,9 pouces) scannée en millions de couleurs (profondeur = 3octets)
résolution
72 dpi
150 dpi
300 dpi
600 dpi
l ×L
283×420
590×885
1180×1770
2360×3540
total pixels
120.275pixels
522.150 pixels
2,1Mpixels
8,4Mpixels
poids du fichier
353ko
1.5Mo
6 Mo
24 Mo
Page A4 21×29.7cm (=8,3×11,7 pouces) scannée en millions de couleurs
résolution
72 dpi
150 dpi
300 dpi
600 dpi
l ×L
595×841
1240×1753
2480×3507
4960×7015
total pixels
500 395 pixels
2,2Mpixels
8.7Mpixels
34.8Mpixels
poids du fichier
1,4Mo
6.2Mo
25 Mo
100Mo
On peut remarquer
que le doublement de
la résolution entraîne
un quadruplement
de la taille du fichier.
Attente ...
Attente ...
Plantage !!
Retenir :
¾ Un A4 300dpi en millions de couleurs pèse environ 25 Mo.
¾ Un doublement de la résolution quadruple le poids du fichier obtenu.
Pour obtenir une résolution de 300dpi en format 10×15cm, il faudra disposer d’un fichier natif de
1180×1770 pixels ce qui correspond approximativement aux performances d’un bi-megapixels
(1600×1200).
Nous venons de voir que les poids des images, notamment les photos, sont relativement élevés. Leur
stockage est donc problématique, heureusement il est possible de réduire fortement la taille des fichiers en
les compressant :
Format bmp : sans compression, en 256 ou en millions de couleurs. A utiliser lorsqu’on ne veut pas
perdre d’informations dans l’image et que l’on n’est pas limité par le stockage.
Format gif : compression non destructive (réversible) seulement pour les images de moins de 256
couleurs. Ce format convient pour les schémas, les captures d’écran et surtout pour les animations par
gif animés. Le facteur de compression n’est pas réglable et dépend de la structure du schéma (lignes
horizontales ou verticales : facteur de compression différent)
¾ Une photo bmp codée en millions de couleurs perd irrémédiablement des nuances lorsqu’elle est
convertie en gif. : passage de 224 couleurs à 28 : Une conversion inverse (gif en bmp) ne redonnera
évidemment pas l’original. (un vieux vinyle sera toujours aussi nasillard après numérisation en
qualité CD ! !)
¾ Un schéma bmp codé en 256 couleurs ne perd pas de nuances lors de la compression gif (la
conversion inverse redonne l’original)
Format jpg : compression destructive (irréversible) en millions de couleurs . Convient pour les photos .
Le facteur de compression est réglable d’environ 6 à 24. Pour des taux de compressions élevés apparaissent
des artefacts de compression : Dans tous les cas la compression jpg perd de l’information.
Format tiff :compression non destructive . Millions de couleurs. Taux de compression relativement
faible 2 ou 3 . (souvent moins)
Chaque logiciel gère son propre format , les quatre ci-dessus sont les plus courants.
Une bonne alternative peut être le bmp zippé (non destructeur) .(très performant sur des captures d’écran)
ou le jpg avec un très faible taux de compression (niveau 5 dans Paint Shop Pro : taille divisée par 6)
¾ Attention aux compressions jpg successives : chaque fois que l’on sauvegarde la même image en jpg
l’algorithme détruit petit à petit l’image : On aura donc intérêt à travailler toujours en BMP (ou TIFF)
pendant la retouche et ne compresser en jpg qu’à la dernière sauvegarde…
•
Moyen mnémotechnique pour jauger la taille d’impression d’une photo en impression « qualité
photo »
Nous avons vu plus haut qu’il était inutile de scanner avec une résolution trop élevée : la lourdeur des
fichiers obtenus augmentant de façon quadratique avec la résolution.
La linéature pratique des meilleures imprimantes qualité photo est d’environ 200 Lpi , nous pouvons
surévaluer cette résolution en prenant une résolution de 254 Lpi = 254 points pour 2.54 cm (ce qui
correspond seulement à 10 points au millimètre !)
Il suffit de diviser par 100 la largeur et la hauteur de l’image pour obtenir la taille en centimètres du tirage
« qualité photo »
Une photo de 1280×1024 pixels donnera une photo de 12,8cm ×10.2 cm
Dénomination
Bi-megapixel
Tri-megapixel
4,1-Megapixel
5,2-Megapixels
Longueur × Hauteur
1600 × 1200
2048 × 1536
2272 × 1704
2560 × 1920
Impression optimale
16cm × 12cm
20cm × 15cm
23cm × 17cm
26cm × 19cm
Comme tout moyen mnémotechnique, cette méthode est approximative et repose sur l’idée que les photos
seront tirées sur une imprimante très performante et examinées à une distance d’observation « normale »
d’environ 25 cm.
Des fichiers de taille modeste (2000×1500) peuvent pourtant donner d’excellents résultats jusqu’au format
d’une affiche ... puisque la distance d’observation d’un tel document est habituellement en rapport avec ses
dimensions et que la limite de notre pouvoir de résolution rend supportable à distance élevée , une
résolution qui ne serait pas supportable de près.
On peut noter que les fichiers génération d’appareils bi-mégapixels permettent d’obtenir des clichés au
format A5 (environ 16cm×12 cm). Les derniers 5,2-Megapixels permettent d’imprimer au format A4
(21×29,7).Pour imprimer correctement au format A3 (42×30vm) il faudrait un appareil 4200×3000=12,6
Megapixels
¾ Lorsque le format d’impression grandit le nombre de pixels nécessaires s’envole.
•
Les problèmes de moirage
Lorsqu'on numérise une image imprimée en quadrichromie (c'est-à-dire
pratiquement tous les journaux, revues et livres), on évite d'avoir une
résolution de numérisation voisine de la fréquence de trame (afin d'éviter
des phénomènes de battement ou « moirages » qui engendre des motifs
réguliers qui peuvent dénaturer complètement l’image.
Il s’agit d’un phénomène classique de l’échantillonnage : battements
de deux phénomènes périodiques de fréquence proche. (fréquence
d’échantillonnage spatiale et fréquence du point de trame) .
Ce phénomène se retrouve dans tous les procédés d’échantillonnage temporels ou spatiaux : stroboscopie,
carte d’acquisition pour conversion analogique /digitale, capteur CCD et costume en pied de poule ...
Marylin moirée : Visualisation sous différents facteurs de zoom dans Paint Sho Pro.
La solution :
Dans le logiciel du scanner, il faut activer des options de détramage : selon la densité de points du
document, le scanner va numériser très finement en décalant aléatoirement les points capturés pour
éviter cet effet.
L'image perd par contre un tout petit peu de piqué, la numérisation prend en général nettement plus de
temps (la numérisation se fait à vitesse très lente pour acquérir plus de points de mesure).
Ce phénomène qui apparaît principalement lorsqu’on numérise des documents tramés peut aussi se déclarer
lors de l’affichage en vignette d’une image tramée: le logiciel de visualisation rééchantillonne pour
prélever un pixel tous les x pixels . Cette opération peut dénaturer complètement l’image.(cf ci-dessus)
•
Impression papier
L’affichage sur un écran cathodique est réalisé par synthèse additive Le
rouge , Le vert et le bleu de mélangent pour former du blanc,
l’impression couleur est obtenue , elle, par synthèse soustractive : le
mélange de cyan , magenta et jaune produit du noir (trichromie)
Le noir obtenu ainsi déçoit par son aspect marron clair, c’est
pourquoi tous les constructeurs ont rajouté une cartouche d’encre noire
par imprimer en quadrichromie
Les Imprimantes jet d’encre couleur
ont tout de même un intérêt !
Les constructeurs travaillent sur plusieurs points pour améliorer l’impression :
Diminution de la taille des gouttes d’encre (jusqu’à 3pL ) chez EPSON
Superposition des gouttes : procédés RET2, RET3 chez HELWET PACKARD
Augmentation du nombre de nuances des couleurs par ajout de deux couleurs supplémentaires : le cyan
clair et le magenta clair : La couleur de la peau est ainsi mieux rendue :EPSON
Amélioration des algorithmes de rastérisation (trame)
Une bonne impression utilisera un papier couché (recouvert de kaolin) ou mieux encore du papier glacé
(recouvert d’un vernis brillant). Le papier photo est un papier glacé cartonné :
Dans tous les cas l’impression papier est lente et chère ; elle produit des documents fragiles (aucune
résistance à l’eau , à la lumière solaire) qui ont une durée de vie très limitée (1 à 2 ans dans les meilleurs
cas).
Pour information :
Une cartouche couleur d’EPSON 750 coûte 139 F. Elle s’épuise, à la meilleure résolution, au bout d’une
vingtaine de tirages A4 (soit 80 photos). La cartouche NB (100F) se vide, elle, de moitié .Un papier photo
de fort grammage (TDK 264g/mm2) revient à 120 F les 20 feuilles.
Le coût de la photo est d’environ (139+50+120)/80 = 4F la photo sans compter ni les ratés, ni les 3 heures
bloqué devant l’ordinateur car aucun logiciel n’accepte les impressions en série ! !
¾ Imprimer ses photos soi-même : c’est perdre son temps et son argent !
On a tout intérêt à faire développer ses tirages numériques par un laboratoire spécialisé. Les prix sont
aujourd’hui comparables à ceux pratiqués pour l’argentique.
¾ Les photo numériques se visualisent sur un écran cathodique (www.iiyama.fr) (et surtout pas un écran à
cristaux liquides qui eux dénaturent les couleurs)
Caractéristiques générales des photoscopes
La photo numérique est en train d'acquérir sa maturité. Elle peut désormais concurrencer la photo
argentique. Voici ce qu'il faut savoir avant de faire son choix. Je vais dans cette partie détailler les
caractéristiques des appareils photo numériques.
•
LE CAPTEUR CCD
Le capteur CCD (Charged Couple Device), en français DTC (Dispositif par
Transfert de Charges) est au cœur de l’appareil photo numérique, il est l’équivalent
de la pellicule présente dans son homologue argentique. Il est constitué d’une
mosaïque de minuscules photodiodes appelées aussi photosites ou plus simplement
pixels.
Capteur CCD
Chacun des ces pixels est constitué d’un condensateur dont une électrode est
un semi-conducteur. Par effet photo-électrique, les photons de lumière sont
transformés en électrons puis stockés dans le condensateur. (passage de la
bande de valence à la bande de conduction en sautant le GAP !)
Chaque pixel de la matrice transforme donc les photons en une charge
électrique proportionnelle à la quantité de lumière reçue. Ce signal est
ensuite numérisé, traité, puis stocké.
Capteur CCD du Nikon D1
Les électrons présents dans chacun des pixels de la matrice sont comptés et convertis en une nuance de
gris qui s'étend du noir au blanc (noir = aucun électron, blanc = saturation du pixel)
Il existe deux types de capteurs : les CCD (Charged Coupled Device) et les CMOS (Complementary
Metal Oxide Semiconductor). Ce dernier se distingue avant tout par son procédé de fabrication, similaire
à celui des circuits imprimés et microprocesseurs qui lui procure un faible coût de fabrication et une
consommation électrique réduite.
Les CCD sont chers à la fabrication car nécessitent des chaînes de montages particulières, les boîtiers en
étant équipés sont donc plus onéreux. L'introduction récente dans ce domaine du
CMOS beaucoup - moins cher - est donc une solution alternative. Par contre ce
dispositif se montre beaucoup plus sensible au
bruit survenant lors de prises de vue dans des
conditions de faible luminosité (bruit
thermique) (le CMOS possède une sensibilité
environ égale aux deux tiers de celle du CCD).
Philips Vesta Pro pour la mécanique ... perd moins d’images que la Toucam ci-dessous.
Ce même type de capteur CMOS est utilisé dans la fabrication des récents
scanners bon marché de faible épaisseur. La qualité des documents obtenus
par ce type de scanner est bien inférieure à celle obtenue par un scanner à
barette CCD.
On trouve aussi ce type de capteur CMOS dans la plupart des WEBCAM
bon marché.
à noter
la Webcam Philips TOUCAM PRO 740K (bague jaune) dispose, elle, d’un
capteur CCD (1/4" - 640 x 480 ) procurant des images de qualité (voir
document « utilisation d’une WEBCAM en mécanique nov 2001» 24 pages)
¾
La plupart des photoscopes utilisent des capteurs CCD.
Philips Toucam pro 740K
+ adaptateur = Astro-photo :-)
•
TAILLE DU CAPTEUR
Les capteurs CCD ont une taille beaucoup plus petite que la surface sensible d’une pellicule argentique,
qui elle, mesure 24*36mm soit une diagonale de 43mm.
Les diagonales des capteurs CCD sont plutôt de l’ordre de 15mm de diagonale
Nous verrons, plus loin, que cette écart est fondamentalement responsable des nombreuses différences entre
la photo argentique et le numérique.
La taille du capteur influe directement sur la taille des photosites qui sont donc microscopiques , (4~5
micromètres de coté)
2.1 Mégapixels mesurant 0.5 pouce=1,27 cm de diagonale = (1/2")
3.3 Mégapixels mesurant 0.55 pouce =1,41 cm de diagonale = (1/1.8")
4 Mégapixels mesurant 0.66 pouce=1.69cm de diagonale = (2/3")
La diminution de la taille des capteurs n’a pour unique but que de diminuer le coût de la puce (plus de
puces sur une même galette de silicium)
¾ L'augmentation croissante du nombre de pixels dans les appareils numériques grand public s'est faite au
détriment de la taille des photosites
•
LA RESOLUTION DU CAPTEUR
La résolution des photos correspond au nombre de pixels que peut percevoir le capteur CCD. Les premiers
appareils avaient des capteurs de 300 à 400 000 pixels offrant une résolution VGA (640x480). Les suivants
étaient munis de capteur Mégapixels (1 million de pixels) permettant d'avoir des images en 1152x864 ou
1280x960 pixels. Aujourd'hui, les modèles 2.1, 3.3, 4 et 5.2 Mégapixels peuvent prendre des images
d'une résolution jusqu’à 2560 x 1920.
Le choix de la résolution se fait en fonction de la destination finale de l'image. Ainsi le mode VGA
(640×480) ne trouve son utilité que pour une diffusion sur le web. Une résolution de 1600 × 1200 ou 2048
× 1536 est bien suffisante pour apprécier ses photos sur l'écran de son ordinateur. Une impression de bonne
qualité (en 10 × 15cm) nécessite un appareil trimégapixel ou plus.
Nous verrons plus loin une méthode permettant d’estimer la taille de l’impression en fonction du nombre de
pixels.
Résolution
standard
de l'image
640 × 480
800 × 600
1024 × 768
1280 × 1024
1600 × 1200
2048 × 1536
2272 × 1704
2560 × 1920
Taille
de Nombre
l'image
de pixels
non
compressée
900 Ko
0,30 MPixels
1,37 Mo
0,48 MPixels
2,25 Mo
0,79 MPixels
3,75 Mo
1,31 MPixels
5,49 Mo
1,92 MPixels
9 Mo
3,14 MPixels
11 Mo
3,9 MPixels
14 Mo
4,9 MPixels
Rapport
largeur/hauteur
Dénomination
4/3
4/3
4/3
5/4
4/3
4/3
4/3
4/3
VGA
SVGA
XGA
Megapixel (SXGA)
Bi-megapixel (UXGA)
Tri-megapixel (SUXGA)
4,1-Megapixel
5,2-Megapixels
¾ Le nombre de pixels actifs est inférieur au nombre total de pixels.
Attention : Le format du capteur CCD n’est pas,
comme pour une pellicule 24x36, dans le rapport 3/2
mais plus souvent au format 4/3 (1600×1200) ou
même au format 5/4 (1280×1024)
Les photos ne peuvent donc pas être imprimées en
15×10cm mais plutôt en 13×10cm.(bandes blanches
sur les cotés). Cela entraîne soit une perte de papier
lors de l’impression de quatre photos sur une page A4
(conservation du format d’image) , soit une perte de
résolution car il faudra retailler et agrandir la photo
pour obtenir un format 15×10cm :
Arcsoft photo printer 2.0 (gratuit)
Il faudra par exemple avec le FUJI Mx700
(1280×1024) rogner la hauteur de 170 pixels pour revenir au format 3/2.(1280×854). Il en résulte une perte
de 170×1280=220 000 pixels sur les 1,3Mpixels du capteur.
Cet effet qui est un inconvénient lors de l’impression ne pose pas de problème sur un moniteur qui est lui
le plus souvent au format 4/3 (800×600 pour un 15 pouces , 1024×768 pour un 17 pouces.
¾ En photonumérique il faut cadrer serré : Le rognage des photos fait perdre des pixels donc de la
résolution.
Les appareils Tri-Megapixels fournissent des photos dont la taille (2048 × 1536) correspond juste au
double de la résolution XGA (1024 × 768) standard actuel des écrans 17 pouces
Le rééchantillonnage effectué pour réduire la taille de l’image pourra astucieusement être fixé à 50 % (le
logiciel interpole un pixel à partir de quatre) ainsi la taille du fichier sera divisée par quatre, la photo aura la
même qualité en affichage écran.
Par contre un zoom ou une impression papier révéleront évidemment des pixels plus gros.
¾ Le rééchantillonnage par un facteur entier donne de meilleur résultat.
•
SENSIBILITE DU CAPTEUR CCD
La sensibilité du capteur CCD est primordiale : un capteur peu sensible
obligera le photographe à travailler avec des grandes ouvertures ou des temps
de pose élevés (flou de bougé : nécessité d’un pied)
La sensibilité totale du capteur CCD dépend avant tout de sa taille réelle et
donc de la taille des photosites, elle dépend aussi de son rendement
quantique. (mesure du nombre de charges crées pour un photon d'une certaine énergie.) Le rendement
quantique typique d’un CCD est de 40 à 60% : Il faut donc environ deux photons pour générer un électron.
Explication :
Si, pour un photosite particulier, 6 électrons sont créés pour 10 photons
incidents : le rendement quantique est de 60%
Exemple concret :
Les photosites du Nikon D1 (70 000F) sont carrés et mesurent 11.8um,
ceux du NIKON coolpix 950 mesurent seulement 3.9um . La
différence de sensibilité entre ces deux pixels est proportionnelle à leur
surface 11.8×11.8= 140µm2 au lieu de 3,9×3,9= 15µm2.
Le D1 est environ 9 fois plus sensible que le 950.
Cette notion se retrouve en photo argentique : la taille des grains
d’halogénure augmente avec la sensibilité du film : 100 ISO ; 200 ISO ;
400 ISO : Un film sensible procure du grain à la photo. (utilisation en
photographie artistique pour les portraits)
Cette notion permet de comprendre pourquoi l’augmentation du nombre
de pixels des appareils photo numériques sans augmentation de la
taille du capteur CCD leur fait perdre de la sensibilité (nécessité
d’ouvrir plus , ou de travailler avec des basses vitesses)
¾ D’une part les pixels sont plus petits mais d’autre part le capteur
sera plus sensible au bruit :
Nikon D1 35 000 F (testé, plus qu’approuvé, mais pas acheté ... ;-)
Explication :
Pour une même quantité de photons (même photo, même optique, réglages identiques) et un
capteur de même taille , un 4.1Mpixels sera moins sensible qu’un 3.3 ou un 2.1Mpixels car ce
même nombre de photons doit se répartir sur un plus grand nombre de photosites. Chaque photosite
stocke donc moins de photons , la présence de photons parasites
(le plus souvent d’origine thermique) augmente l’erreur relative
sur le dénombrement de chaque photosite .
Pour limiter l’influence de ce bruit thermique, il est nécessaire
que les photosites stockent plus de photons (temps de pose
rallongé - risque de flou de bougé)
Cela fait perdre un 1 diaphragme sur l’Olympus 4040
(4.1Mpixels) par rapport au 3040 (3.3Mpixels - même optique –
taille du capteur identique.)
Olympus 3030 (testé, approuvé et acheté !)
¾ L'augmentation croissante du nombre de pixels dans les appareils numériques grand public s'est faite
au détriment de la sensibilité des capteurs.
•
SENSIBILITE
Les principaux défauts colorimétriques constatés sur les appareils numériques sont liés à la sensibilité
spectrale c’est à dire à la variation du rendement quantique de chaque photosite en fonction de la couleur
du photon (certaines couleurs donnent plus d’électrons). Dans ce cas, le capteur CCD modifie fortement
l’aspect des couleurs en fonction de la température de l’éclairage : lampe à filament , néon , ou lumière du
jour..
Le flash utilisé sur une personne dans une pièce
éclairée par des lampes à incandescence, par exemple,
fournira un résultat surprenant et difficile à analyser .
La balance des blancs doit pouvoir être réglée
manuellement.
De plus cette sensibilité du capteur CCD n’est plus
tout à fait linéaire avec l’éclairement notamment
dans les forts et faibles éclairages. Cela se traduit par
un manque de sensibilité dans les hautes et basses
lumières. Les scènes à fort contraste sont à proscrire.
Le capteur CCD a tendance à écraser les hautes et basses lumières (pas de détail dans les ombres, visages
saturés bouchés) (phénomène de blooming caractéristique de la photonumérique )
Dans le cas de scènes trop sombres il faut utiliser le flash, sans oublier qu'au delà de 3 ou 4 mètres, celui-ci
n'éclairera plus grand chose, de nuit comme de jour. Celui-ci est aussi nécessaire pour les sujets en contre
jour afin de déboucher les ombres.
Un capteur CCD est plus sensible qu’un œil humain. De plus il capte aussi les proches UV (nécessité
d’un filtre anti-UV) mais surtout les infrarouges (Possibilité de photographie IR avec filtre approprié)
(essayer de photographier votre télécommande TV par exemple ...)
•
LE OU LES BRUITS (attention cela devient ardu !)
Les dispositifs à transfert de charges sont sensibles à différents types de bruit que nous allons détailler :
Le bruit quantique (ou bruit de fond) :
Il provient de la nature quantique (corpusculaire) de la lumière :
Pour une même exposition (source lumineuse constante et régulière), le nombre de photons détectés par
un photosite n’est jamais le même, il varie aléatoirement autour d’une valeur moyenne.
Ce bruit quantique est proportionnel à la racine carrée du nombre de photons détectés, (Loi de
POISSON) (le rapport signal/bruit est donc égal à la racine carrée du nombre de photons détectés) :
Si N est le nombre de photons détectés par un photosite, le bruit quantique sera proportionnel à N et le
rapport signal/bruit proportionnel à Ν / Ν = Ν
Explication :
Supposons qu’un pixel enregistre 100 photons , l’incertitude sera de ± 100= ±10 photons : l’erreur
relative est de 10/100=10% .
Maintenant si ce même pixel enregistre 500 photons soit une incertitude ± 500 = ±22 photons :
l’erreur relative passe à 22/500=4%.
Le bruit devient moins visible dans le signal. (le rapport signal/bruit augmente)
¾ La proportion de bruit quantique diminue avec le temps d’exposition
En outre, quand un photon frappe un pixel de la matrice CCD, il n'est pas certain qu'il sera effectivement
converti en électron. Ce rendement quantique une caractéristique du type de capteur CCD (CMOS ou
CCD) et dépend fortement de la longueur d'onde de la lumière (couleur). Nous verrons plus bas le
problème engendré par des éclairages mixtes.(de températures différentes)
Le bruit de lecture ou de traitement
Ce bruit est lié à la méthode même de lecture des
charges par registre à décalage : capteurs à
transfert de trame.
Le capteur CCD est vidé en décalant vers le bas
chaque ligne du CCD vers une ligne dénommée
ligne de transfert. Un « reliquat de charge » peut
subsister dans les condensateurs lors de ce
décalage (phénomène de smearing) : phénomène surtout visible en astro-photographie sur des objets très
lumineux.
A noter :
La plupart des webcams et camescopes utilisent des capteurs à transfert d’interligne qui eux, ne
nécessitent pas d’obturateur électromécanique mais sont moins sensibles car la moitié de leur surface est
masquée par les colonnes de transfert. Ce transfert d’une colonne à une autre est pratiquement instantané :
c’est pourquoi la vitesse d’obturation peut être très élevée. (1/10 000s sur une webcam à 300F !)
Principe d’un Capteur à transfert de trame d’interligne.
Le bruit de quantification
Il correspond à l'erreur moyenne commise en échantillonnant le signal analogique (courant électrique
associé à chaque pixel) sur un nombre fini d’incréments (erreur constante)
¾ Chaque nuance de luminosité pour chaque couleur est codée sur seulement 8 bits (soit 16 millions de
couleurs au total)
Le bruit thermique (Dark Noise) ou courant d’obscurité
Même en l'absence de lumière , des électrons s'accumulent petit à petit dans le capteur CCD. Ce
phénomène est, lui aussi, tout à fait aléatoire (même statistique que le bruit quantique), il ne dépend pas
du nombre de photons détectés mais uniquement de la durée de capture.
Ce bruit est différent pour chaque pixel.
Son effet sera d’autant plus visible que le nombre d’électrons dans chaque pixel est faible.
¾ Le bruit thermique est proportionnel au temps de pose.
¾ Le bruit thermique est différent suivant chaque pixel.
Explication :
Supposons pour simplifier :
- que le rendement quantique soit de 100% (chaque photon crée un électron)
- que la capacité maximale de chaque pixel soit de 255 électrons.
Dans ce cas simplifié, le nombre de photons fournit directement la valeur numérique du pixel considéré.
Intéressons nous a un pixel particulier du CCD: pour celui-ci, le bruit thermique entraîne par exemple
l’ajout 100 électrons supplémentaires par seconde de temps pose.
Pour une photo d’un sujet très lumineux, la mesure d’exposition va régler la vitesse et le diaphragme afin
qu’aucun pixel ne soit saturé et que les valeurs de chaque pixel se répartissent de 0 jusqu’à 255.
Pour que la photo soit correctement exposée, ce pixel devrait avoir comme valeur 100 sur un maximum de
255 valeurs possibles.(exemple)
La vitesse (1 /100 s) sera suffisamment rapide pour que le bruit thermique passe inaperçu car celui-ci
entraîne sur ce pixel une erreur de ±1 (erreur relative de 1%)
La valeur de ce pixel sera comprise entre 99 et 101.
Maintenant la même photo du même sujet beaucoup moins éclairé (10 fois moins de lumière) va nécessiter
pour obtenir la même exposition un temps de pose 10 fois plus grand (1/10s au lieu de 1/100s - diaphragme
identique). Pour que la photo soit toujours bien exposée, ce même pixel devrait toujours avoir comme
valeur 100 mais maintenant le bruit thermique entraîne une imprécision de 10 d’où une erreur relative de
10%
Sa valeur sera comprise entre 90 et 110. Le bruit thermique devient visible
¾ Les sujets peu lumineux sont fortement bruités
Les temps de pose sont limités par les risques de flou de bougé à basse vitesse , nous verrons plus bas
l’utilisation du gain pour contrer ce problème.
¾ Le bruit thermique est surtout visible dans les photos à longue exposition.
Le bruit thermique augmente aussi avec la température du capteur. (c’est pour cela que les capteurs
CCD utilisés en astro-photographie sont refroidis par des modules PELTIER.)
Rmq :
Il est tout à fait possible de mettre en évidence ce bruit en effectuant une photo avec le bouchon d'objectif
en place (et/ou un tissu noir sur l’objectif ): l’augmentation du contraste de la photo (avec Paint Shop Pro
par exemple) fait apparaître des pixels colorés . Cette expérience simple peut être faite avec n'importe quel
appareil numérique dont la vitesse d'obturation est réglable manuellement.
On utilise cette méthode pour « soustraire » d’une photo l’influence du bruit thermique sur le capteur
(puisque ce bruit est reproductible indépendamment pour chaque pixel)
En conclusion :
¾ Le bruit engendre des pixels aléatoires colorés.
¾ Quel que soit la nature du bruit il est toujours présent sur toute la photographie , il se révèle sur les
photos peu exposées. (photos nocturnes ou sombres) (rapport signal/bruit faible)
¾ L’astro-photographie (ciel profond) est très sujette au bruit thermique.
Nous allons voir que ce bruit est accentué avec le gain du capteur CCD.
•
GAIN
Le réglage nommé « Gain » ou « sensibilité » par analogie avec la photo argentique (confusion totale dans
les termes !) permet d’augmenter artificiellement la luminosité de l’image en amplifiant numériquement
les valeurs de chaque pixel.
Ce procédé permet de pallier souvent le manque de lumière, par contre il engendre du bruit sur l’image
en amplifiant les différences de nuances et en accentuant les effets du bruit
Explication : Imaginons une photo sous-exposée dans laquelle deux pixels contigus ont pour
valeurs 4 et 5 sur une échelle de couleur allant de 0 jusqu’à 255 : Le dégradé bien que sombre est
fluide.
Si le gain est de 10, ces deux pixels auront pour valeur respective 40 et 50.
Dans ce cas la photo est très contrastée mais le dégradé brutal.
Cet étirement correspond à une augmentation du contraste (possibilité de saturation : valeur 255)
¾ Augmenter le gain (sensibilité) revient à augmenter la luminosité, le contraste, mais aussi le bruit.
¾ Un compromis est nécessaire entre la sensibilité et le temps de pose (vitesse d’obturation) pour limiter
l’influence du bruit.
Le bruit thermique est prédominant lors de photos peu exposées c’est à dire des photos où la valeur de
chaque pixel est faible . Analysons sur un exemple simple l’influence du gain sur le bruit :
Reprenons l’exemple précédent du pixel à 100
Cette fois ci la photo du sujet peu éclairé est effectuée à vitesse rapide (1/100s) pour éviter le flou de bougé
mais avec un gain de 10. ( × 10)
Sans le gain la photo serait sous-exposée : les valeurs de chaque pixel s’échelonneraient entre 0 et 26
Ce pixel aurait comme valeur 10 avec une erreur de ± 1 soit une erreur relative de 10%
Le gain permet aux valeurs de se répartir à nouveau entre 0 et 255. Mais par contre l’échantillonnage n’est
plus sur 8 bits mais plutôt 5 bits (25=32 nuances au lieu des 28=256)
Ce même pixel aura une valeur de 100 mais le bruit est lui aussi multiplié par le gain !
L’erreur relative sera toujours de 10 %.
¾ Le gain accentue l’effet du bruit car chaque électron parasite voit son influence multiplié par le gain !
¾ Le gain diminue le nombre de nuances de luminosité et de couleur
•
MESURE DE LA COULEUR
A ce niveau là, les photosites n’ont mesuré que la luminance du point et
non pas sa couleur :
l’image est en niveau de gris ... du noir (0) au blanc (255)
Afin de reconstituer les valeurs de chrominance (Dosage relatif de trois
couleurs de base : rouge vert et bleu (RVB)) , chaque photosite est
recouvert d’un filtre coloré. La surface totale du capteur est ainsi
recouverte d’une mosaïque de microscopiques pavés colorés (filtre ou
motif de BAYER), (2 éléments verts pour seulement 1 rouge et 1 bleu,
pour tenir compte de la sensibilité de l’œil humain.)
Un traitement mathématique va ensuite extrapoler les couleurs
manquantes à partir des pixels adjacents. Ce traitement a une importance cruciale dans l’élaboration de la
photo, pourtant les constructeurs ne donnent que très rarement des indications sur l’algorithme utilisé .
C’est lui qui peut faire perdre du piqué aux photos.
Ce motif de Bayer peut poser des problèmes lorsque les détails sont de l’ordre de grandeur des photosites.
Explication :
Imaginez que l’image contienne un détail blanc de la taille d’un photosite (reflet , ...)
Ce point blanc s’il éclaire un seul photosite peut être interprété comme un point coloré
mais jamais comme un point blanc car il ne peut couvrir les quatre photosites du motif de
BAYER.
Il va résulter un artefact coloré, c’est un dire un point coloré à la place d’un point blanc.
Ce type d’artefact apparaîtra de façon encore plus marquée si il s’agit d’une fine ligne
blanche : dans ce cas là apparaîtra une fine frange colorée ou un effet de moirage.
Pour limiter ce défaut, les constructeurs interposent devant le capteur un filtre anti-aliasing qui se charge
de diffuser les points trop fins de l’image sur le quatruplet de BAYER.(En analyse spectrale numérique,
on lui donnerait le nom de filtre passe-bas anti-repliement !)
Ce filtre diffusant peut aussi être responsable de l’effet de douceur (léger flou) rencontré sur des photos
obtenues avec des capteurs pourtant haute résolution : L’image perd encore du piqué.
•
TRAITEMENT
Après ces étapes de décodage , interviennent les algorithmes destinés à améliorer les détails, le rendu des
couleurs, la correction GAMMA, l’amélioration des bords et du contraste général, la mise aux
proportions et la balance des blancs.
Ensuite intervient la compression JPG (destructrice) ou TIFF (non destructrice), puis la construction du
fichier image contenant la date et tous les paramètres de la photo (focale, ouverture, diaphragme, flash ,
compensation d’exposition ...)
•
OUVERTURE ET VITESSE
l’ouvertures d’objectif normalisées
1 - 1,4 - 2 - 2,8 - 4 - 5.6 - 8 - 11 - 16 - 22 - 32 - 45...
Surface du diaphragme divisée par deux Æ
Les vitesses d’obturation sont elles aussi standardisées :
2 - 1 - 1/2 - 1/4 - 1/8 - 1/15 - 1/30 - 1/60 - 1/125 - 1/250 - 1/500 - 1/1000...
Temps de pose divisé par deux Æ
Réglage manuel ? Réglage tout automatique ?
Les couples (ouverture/vitesse) suivants fournissent la
même exposition : ( f2 -1/125) (f2.8-1/60)
(f4-1/30) (f5.6-1/15) car la même quantité de photons
pénètre sur le capteur.
La profondeur de champ est modifiée : elle augmente
avec la fermeture du diaphragme.
Les objets en mouvement risquent d’être flous .
Risque aussi de flou de bougé si la vitesse est
inférieure au 1/30s
Ci-contre :IL : indice de luminosité
¾ Règle empirique : Ne jamais travailler à une
vitesse plus faible que la focale. (exemples : 1/500s
pour une focale de 300mm, 1/125s pour une focale de
100mm, 1/60s à 50mm
•
OPTIQUE
Un appareil photonumérique est avant tout un système optique : La
qualité de l'objectif est primordiale sur les appareils à haute résolution.
Il doit comporter plusieurs lentilles réparties en différents groupes et
avoir reçu un traitement multicouche. Choisissez un modèle doté d'un
zoom optique, de type 2x ou 3x. (lentilles asphériques ?)
Seul quelques appareils haut de gamme disposent d’objectifs
interchangeables et d’une vraie visée réflex
(à travers l’objectif) (Nikon D1, CANON
D30)
Visée
reflex
La parallaxe de visée à travers l’œilleton est souvent important lorsque les
sujets sont proches, dans ce cas l’utilisation de l’écran est conseillée.
(indispensable en macrophotographie)
La faible focale permet aux appareils d’effectuer des macrophotos très
rapprochées (quelques centimètres) c’est un atout important pour les personnes
souhaitant archiver leur collection de pierres , de timbres ...
¾ La photonumérique se prête particulièrement bien à la macrophotographie.
parallaxe de visée
Certains appareils disposent d’une visée au travers d’un viseur électronique (comme les camescopes) : Ce
type de dispositif, non content d’augmenter la consommation électrique, ne permet pas d’estimer
correctement la profondeur de champ. Ce système montre une image plus lumineuse que la réalité,
l’image est saccadée, la résolution dérisoire (à fuir... voir Minolta Dimage 7, Fuji MX 2800)
¾ Un photoscope doit obligatoirement disposer d’un viseur optique.
La distorsion en barillet est souvent présente dans les appareils bas de
gamme surtout en position grand angle (indispensable pour la macro)
Les caractéristiques optiques, pourtant essentielles, sont souvent
occultées au profit des caractéristiques électroniques (ouverture
maximale ? vitesse maximale ?) et des gadgets logiciels. (mode paysage
portrait , sport ...)
•
PROFONDEUR DE CHAMP
Un film argentique classique (35mm) délivre des images
mesurant 36 × 24mm (ayant une diagonale de 43 mm). C'est
le format d'image le plus répandu aujourd'hui dans tous les
reflex et compacts .
Pour un appareil numérique , du fait de la taille réduite du
capteur, l'objectif doit être situé tout près du plan focal, par
conséquent les longueurs focales sont bien plus petites que
sur un appareil photo argentique.
profondeur de champ
La focale d’un photoscope est donnée en équivalence 35mm car le facteur de conversion dépend de la taille
du capteur : Un photoscope équivalant à un 28 mm aura une focale vraie de 6mm (division par 4 ou 5
suivant la taille du capteur) . Il en résulte une profondeur de champ énorme quelque soit l’ouverture.
Il est pratiquement impossible de faire du portrait avec ce type d’appareil à moins de s’éloigner du sujet
pour travailler en position téléobjectif, puis privilégier les grandes ouvertures de diaphragme .
Ce défaut est moins marqué sur les modèles équipés de zoom . C’est un des plus gros défaut du numérique
par rapport à l’argentique. Un photographe habitué à l’argentique sera très surpris !!
¾ l'utilisation normalisée de l'équivalence 35mm permet de simplifier la description du champ visuel
couvert par un objectif .
¾ La profondeur de champ est toujours très grande.
Profondeur de champ en fonction de l’ouverture et de la focale : cf Annexe
•
FOCALE EQUIVALENTE
La focale équivalente est la focale du réflex
24×36 qui donnerait le même angle de champ
que la focale du photoscope.
L’angle de champ est donné par la formule :
 d 
α = 2 × atan
 avec
 2× f 
d : la diagonale du capteur en mm
f : la focale de l’objectif en mm
Nous trouvons pour un film 24×36 (43mm de
diagonale)
focale
28 mm
35 mm
50mm
105mm
300mm
Angle de champ
75°
63°
47°
23°
8°
Dans le cas d’un capteur CCD la diagonale est plus courte : la focale qui fournit le même angle de champ
doit être proportionnellement plus petite.
¾ Le rapport de la diagonale d’un 24×36 par la diagonale du CCD donne le facteur de focale équivalente
Exemple concret :
Olympus 3030 Capteur CCD 1/1.8 pouce =1.41cm de diagonale
La diagonale est 43/14,1=3 fois plus petite que celle d’un film 24×36
Les focales du zoom 6.5 à 19.5 mm équivalent à un 20-60mm sur un appareil 35mm
¾ La taille du capteur est une donnée essentielle !
•
ZOOM OPTIQUE ZOOM NUMERIQUE
Faites aussi attention à la distinction entre zoom optique et numérique. Ce dernier est soit une fonction
logicielle qui grossit une partie de l'image en créant artificiellement par interpolation des points
intermédiaires, soit un recadrage de la photo sur le centre du CCD en diminuant la taille de la photo
Ces deux fonctions ne sont d’aucune utilité.
Les mêmes résultats peuvent être obtenus par recadrage et/ou rééchantillonage dans n’importe quel logiciel
de retouche.
Le zoom optique est la plupart du temps électrique, il en résulte un cadrage approximatif du fait de
l’inertie du moteur , la composition s’en trouve incertaine. Un réglage manuel serait tellement plus
précis et moins consommateur d’énergie !
¾ Le zoom numérique n’est d’aucune utilité. C’est un artifice commercial.
•
MODE VIDEO.
Souvent limité à 15 images par seconde en 320*240 , ce mode se contente de remplir la mémoire tampon :
cela explique la faible durée de prise de vue (30s)
Ce n’est pas comme on serait tenté de le penser un gadget inutile surtout si l’appareil dispose d’un
micro.
Cela permet d’obtenir de courtes séquences animées ne nécessitant aucun montage vidéo (ceux qui ont
déjà monté un film DV comprendront !) et se transférant rapidement sur l’ordinateur.
C’est un plus d’avoir une petite animation sonore lorsqu’on visualise des photos.
¾ Le mode vidéo, bien que saccadé, est utile.
•
AUTOFOCUS
L'autofocus est un point important car de nombreux constructeurs profitent de la grande profondeur de
champ due à la faible focale pour faire une mise au point fixe à une distance intermédiaire. (softfocus).
Cette mise au point assure une netteté moyenne de l’image, mais empêche de faire des portraits nets.
De même, le mode macro peut être indispensable si vous voulez faire des prises de vue rapprochées.
La grande majorité des moteurs de l’autofocus ne sont pas à ultrasons : il en résulte un fonctionnement
bruyant , et avec une inertie importante dans le réglage de netteté.
La rapidité de l’autofocus est cruciale pour pouvoir faire de la photographie sportive (c’est à dire, en
numérique, photographier son gamin de 6 mois à quatre pattes...)
Le bruit des moteurs du zoom et de l’autofocus empêche leur utilisation pendant le mode vidéo lorsque
l’appareil dispose d’un micro.
Ce problème de bruit moteur à engrenage est réglé sur les camescopes par l’utilisation d’un moteur à
ultrasons aussi bien sur le zoom que sur l’autofocus.
¾ Les autofocus des compacts numériques sont lents et bruyants.
•
FLASH
Enfin, tous les modèles sont désormais équipés d'un flash intégré. Il doit
pouvoir être déconnecté à la demande et disposer d'un mode « anti yeux
rouges ».( supprimant du même coup la spontanéité
de la photo)
Souvent ce flash est de piètre puissance car il est
grand consommateur d’énergie . Les résultats de nuit
sont souvent sombres. Il est possible d’asservir un
flash externe plus puissant soit à l’aide d’une prise
synchro, soit par un déclencheur optique (70 F) .
déclencheur optique
Cet interrupteur sera commandé optiquement par le flash de l’appareil : Attention certains appareils
envoient un pré-flash pour faire la balance des blancs : Cet accessoire devient alors inutilisable.
(déclenchement prématuré)
•
MESURE d’EXPOSITION
Le système de mesure d'exposition, ou posemètre de l'appareil, est aussi très
important, il règle les paramètres (vitesse, ouverture) lors de la prise de vue. Le
meilleur système de mesure de lumière est bien entendu la mesure matricielle,
qui consiste à calculer précisément la quantité de lumière présente dans chaque
partie de l'image. Certains appareils de moyenne gamme en sont pourvus. La
majorité des boîtiers offre une mesure de lumière pondérée centrale.
Les zones sérieusement surexposées de l'image ne seront pas rattrapables même avec un bon logiciel de
traitement d'image .
•
LE STOCKAGE
La capacité mémoire détermine le nombre de photos que vous pouvez stocker. Ce nombre dépend de la
résolution de l'appareil.
Typiquement un Mégapixel fournit des fichiers de 600 ko en compression jpg minimale , un Bimégapixel
des fichiers d’environ 900 ko. un Trimégapixel des fichiers d’environ 1,5 Mo
La plupart des appareils fournissent 3 niveaux de compression jpg qui divisent le poids de l’image non
compressée par 6 , 12 ou 24.
Mégapixel :
3.8Mo 600ko 300ko 150ko
Bimégapixel : 5.5Mo 900ko 500ko 300ko
TriMégapixels : 9.4Mo 1.5Mo 800ko 400ko
Ces valeurs sont approximatives car le taux de compression jpg dépend du niveau de complexité de
l’image: Une image contenant de nombreux feuillages et un ciel tourmenté sera plus lourde qu’une photo
contenant un bâtiment uniforme et un ciel clair.
Le photoscope doit pouvoir stocker les photos sans compression (mode RAW) . Ce mode gourmand en
place mémoire permet de vraiment tester les capacités techniques de l’appareil sans être gêné par
l'algorithme de compression JPG qui détériore de façon irréversible la photo. Le format utilisé est le TIFF
qui est une compression sans perte , le taux de compression varie entre 1.5 et 2 ce qui est très faible par
rapport au JPG qui peut diviser la taille d’une image par 24 sans perte apparente lorsque l’image est
visualisée sur un moniteur.
Les constructeurs utilisent souvent des taux de compression trop élevés pour stocker toujours plus de
photos dans une carte de faible capacité. Il en résulte des artéfacts de compression (marbrures ou
échelles).
Le résultat est une perte de détails ou de piqué dans l'image. Ceci peut être difficile à
percevoir sur un moniteur, néanmoins une légère altération dans les textures et les couleurs est souvent
perceptible. Les échelles sont surtout visibles dans les
nuances d’un ciel bleu , les marbrures apparaîtront sur les
mailles d’un lainage par exemple. L’impression révèle
souvent des détails invisibles à l’écran ...
L'inconvénient du format JPEG réside aussi dans son
mauvais traitement des bordures franches et du texte
qu'il tend à rendre flou en mélangeant les bords avec le
fond. Il est donc à proscrire pour la photographie de
schémas aux contours francs
Memory stick et son adaptateur PCMCIA :
Mémoire flash trop propriétaire.(Sony)
Il faut donc trouver un compromis qualité / quantité. En pratique, la mémoire doit être au moins de 8 Mo
sur les appareils ayant une résolution inférieure au Mégapixel, de 16 Mo pour les mégapixels et 32 ou 64
Mo pour les modèles 1.5 ; 2 ou 3.3 mégapixels. Cela permet de disposer de l’équivalent d’une pellicule
de 36 poses . Attention , en photonumérique on mitraille et brackete beaucoup plus qu’en argentique ! (Une
carte de 64 Mo sur un tri-megapixel permet de stocker environ 80 photos , de quoi photographier tout le
week-end sans transporter son ordinateur portable !)
Une option fort pratique sur certains appareils permet de visualiser la photo AVANT de l’enregistrer.
Le mode bracketing permet de prendre 3 ou 5 photos avec des expositions différentes ou même avec une
exposition identique mais en faisant varier le couple ouverture / vitesse : ainsi on peut choisir après coup la
photo la mieux exposée ou celle ayant la meilleure profondeur de champ.
¾ La photo numérique est propice au bracketing.
Les deux formats les plus courants sont les cartes
mémoires : SmartMedia et CompactFlash.
ATTENTION : Une seule carte de 32 Mo stocke plus que
deux de 16Mo ou , pire, 4 de 8Mo !!! (effet de seuil)
Les deux formats sont équivalents. Le format
CompactFlash est moins sensible à l'électricité statique que le Smartmedia car les contacts ne sont pas
apparents.
De plus, certains appareils acceptent le mini disque dur d’IBM : le
Micro Drive qui s’installe dans une carte compactflash un peu plus
épaisse (PCMCIA type 3) (520 Mo+ adaptateur PCMCIA propriétaire
=3500F) (très consommateur de piles)
L’avenir se tourne plutôt vers les disques durs PCMCIA et surtout, à long
terme, les photoscopes réseau qui envoient directement vos photos par le
réseau téléphonique hertzien sur le disque dur de votre provider.
Micro drive d’IBM (testé et approuvé :malgré sa gourmandise en piles :450 photos sur le Minolta Dimage 7 5,2 mégapixels)
Par contre Minolta Dimage 7 testé et vraiment pas approuvé ... à fuir ...
•
LE TRANSFERT DES DONNEES
Le type de connexion est aussi un point crucial qui modifie totalement le confort d’utilisation de l’appareil.
Pour transférer les photos vers l'ordinateur, il existe plusieurs possibilités.
La plus classique est de relier l'appareil au port série par le biais d'un
cordon.
Mais
le
faible
débit
théorique
du
port
série
(115kbauds=15ko/s=900ko/min) allonge les temps de transfert. La plupart
des appareils limitent la connexion à 56 kbauds (idem modem RTC) ce qui
correspond à environ 5ko/s soit une heure et demie pour vider 32 Mo Cela
rend l’appareil inutilisable !!
Sandisk Image mate USB + carte compactflash
La généralisation des interfaces USB comme moyen de transfert ouvre la voie au confort et à la vitesse,
mais n’est pas non plus la panacée. Elle fonctionne avec deux protocoles: l’un à 1.5Mbauds=200ko/s
pour les périphériques lents (souris, tablettes graphiques ...) l’autre a un débit plus élevé de
12Mbauds=1.5Mo/s pour les scanners et périphériques plus rapide.
Pour information : une carte PCI Adaptec de base 2903 transfert à 4 Mo/s : LUSB est une interface série lente.
En pratique le débit est d’environ 500 à 850ko/s (environ une minute pour 32 Mo) pour les lecteurs
externes mais attention celui-ci peut retomber à seulement 30ko/s=2Mo/min dans le cas d’une
connexion directe au photoscope. (certains modèles KODAK)
Des adaptateurs PCMCIA permettent de connecter les Smartmedia (350F) ou les Compactflash
(100F) sur le port PCMCIA d’un ordinateur portable . Cette
méthode est de loin la plus rapide. (3Mo/s)
La carte est vue comme une unité logique supplémentaire (un
nouveau disque dur) Il est même possible de visualiser ou modifier le
fichier directement sur la carte sans la rapatrier sur le disque dur de
l’ordinateur
Le FLASHPATH permet d’insérer une smartmedia dans une
disquette. Le débit est celui d’un lecteur de disquette soit 2Mo/min
soit un bon quart d’heure pour 32Mo (environ 30ko/s) .
Flash Path + carte smartmedia
Cet adaptateur permet de disposer d’une super-disquette de 32 ou 64 Mo.
Cela peut être une alternative commode à un lecteur ZIP parallèle, pour transférer des fichiers autres que
des images d’un PC à un autre.(lent)
De nombreux lecteurs sur port USB (650ko/s) ou
parallèle (200ko/s) permettent de lire les deux types
de cartes. Les prises gigognes pour port parallèle
posent souvent des problèmes de conflit avec les
imprimantes connectées sur le même port. Choisir un
lecteur multi-format : smartmedia/PCMCIA) vous
assure de la pérennité de votre achat.
Ci-contre : Lexar Universal Combo : smartmedia +PCMCIA
+Compact flash via adaptateur : 850 ko/s en lecture , 650 ko/s
en écriture : testé, approuvé et acheté !
Il existe aussi des ports PCMCIA pour machines de bureau (externe et interne) Ce type de matériel
relativement difficile à trouver en France permettent des débits de l’ordre du Mo/s (Minolta CD-10). Il
s’agit en fait de la solution externe la plus rapide permettant de lire tous les supports (Smartmedia,
CompactFlash, Mémory Stick et disque dur PCMCIA ) via des adaptateurs bon marché.
L’interface IEEE-1394 (aussi appelée I-link par Sony) est présente
sur les camescopes numériques DV. Elle permet un débit maximum
de 50 Mo/s, en pratique, on utilise seulement 3.6 Mo/s ! Cette
connexion nécessite l’achat d’une carte PCI à installer dans
l’ordinateur, peu de photoscopes disposent de cette interface fort
prometteuse avec l’avènement de la vidéo numérique grand public...
prise fireWire
•
AUTONOMIE
L'autonomie électrique est un élément essentiel dans le choix
d'un appareil. En effet, ce dernier consomme beaucoup d'énergie
notamment quand l'écran LCD est allumé, quand on se sert du
flash, ou lorsque l'on transfère ses photos vers l'ordinateur : Un
jeu de 4 piles LR6 est épuisé en typiquement 45 min
d’utilisation ! La plupart des appareils sont donc alimentés par
des accumulateurs rechargeables. Ils doivent être au format
LR6 afin que l'on puisse les remplacer par des piles alcalines le
cas échéant.
Si les batteries sont propriétaires , il faudra envisager l’achat
d’un deuxième jeu (souvent assez cher) il faudra donc toujours
rester à proximité du 220V. Par contre l’emploi d’accu NiMH au format LR6 (pile bâton standard) permet
d’éviter la panne sèche : possibilité d’acheter n’importe où des piles alcalines standards.
Certains appareils se rechargent directement à partir d’un transformateur sans enlever les piles. Cela évite la
manipulation consistant à enlever / remettre 4 piles : risque d’inversion de polarité.
En contrepartie l’appareil est immobilisé lorsqu’il se recharge. Les manipulations sont limitées au
branchement d’un adaptateur secteur électronique sans carcasse métallique facile à transporter. (faible
poids)
A noter : On peut trouver des accus rechargeables type LR6 de 1800mAh de
marque GOLDEN POWER , (FNAC ou www.pearl.fr (129F) ) ou 1600mAh
de marque Olympus . (le chargeur est très léger car transformateur à
découpage)
Peu de constructeurs fournissent l’adaptateur secteur qui est pourtant
indispensable pour ne pas vider les piles chaque fois que l’on transfère. De
plus, pour utiliser le photoscope
comme WEBCam, celui-ci doit
pouvoir être paramétré de façon à ne
jamais s’arrêter.
Chargeur Olympus à découpage
Golden Power NiMH 1800mAh (testé et approuvé et acheté ... 3 jeux ! !)
Nickel-metal hydride (NiMH, rechargeable)
rechargeable)
Alkaline (non-rechargeable)
Nickel-cadmium (NiCd , rechargeable)
Lithium (non-
Voir http://erfred.free.fr/ pour une explication de l’effet mémoire.
•
ERGONOMIE
Un appareil photo numérique doit pouvoir être utilisé facilement et de
manière intuitive.
Les constructeurs ont mis l'accent sur la qualité de l'interface et de la
navigation . Les champions toutes catégories de l’ergonomie sont les appareils
de marque FUJI Comme le capot d’une Roll Royce, la notice ne sera jamais
ouverte ! Les appareils de marque NIKON (Coolpix 800, 950 et 990) ont une
ergonomie difficile : une
multitude de boutons , d’écrans
divers qui rendent l’appareil
difficilement utilisable, de plus
leur
consommation
est
excessive.
Fuji 1700 testé approuvé et acheté ...
La lenteur est une caractéristique essentielle de tous les
photoscopes grand public : mise en marche (~10s) durée entre
l’affichage de deux photos (5 à 10s). Cette durée peut être
exaspérante.
Nikon 990 testé , approuvé
assez compliqué.
Pratiquement tous les appareils récents sont équipés d'un écran LCD. Il peut servir de viseur, mais il
permet surtout d'effectuer un certain nombre de réglages lors de la prise de vue: choix de la résolution, du
taux de compression, mise au point, etc. L'écran LCD doit être assez grand (4 à 5 cm de diagonale) et
suffisamment lumineux et contrasté pour être utilisé en plein jour. On doit pouvoir le désactiver afin
d'économiser les batteries. Il doit aussi avoir un taux de rafraîchissement élevé pour ne pas obtenir une
image saccadée lorsqu’on vise un sujet
Le viseur optique placé sur le coté de l’appareil (pour éviter les traces de nez sur l’écran !) reste donc
indispensable notamment parce qu'on peut l'utiliser avec une forte luminosité et qu’il permet d’économiser
grandement les piles.
Le photoscope doit disposer d’un écran à cristaux liquides rappelant tous les paramètres de l’appareil
(compression , résolution , flash , piles et surtout le nombre de photos restantes) Ce petit écran est
préférable à l’affichage sur l’écran LCD car il consomme peu d’énergie.
Peu de photoscopes disposent d’une protection automatique de la lentille frontale alors que tous les
compacts argentiques même bas gamme en sont équipés.
Une caractéristique essentielle d’un photoscope est le temps de
latence entre le moment ou l’on appuie sur le déclencheur et le
moment où la photo est prise. Celui peut être très élevé (typiquement
0.5 à 1s, voire plus si l’autofocus est lent)
¾ Les photos sportives et/ou animalières sont à exclure. (à moins de
photographier un escargot sous TRANXEN !)
Canon A50 (blooming important)
De plus, l’image met un certain temps pour se comprimer au format jpg et s’enregistrer sur la puce de la
mémoire (environ 10 s) .
Certains appareils disposent d’une mémoire tampon permettant les photos en rafale.
Il existe deux types de photos en rafales qui donnent des résultats différents.
Dans le premier cas, l’appareil dispose d’une mémoire tampon (souvent de taille limitée 16Mo ou 32 Mo)
il peut ainsi prendre 4 ou 5 clichés en quelques secondes. La plupart du temps, ce mode n’est utilisable que
pour une taille d’image faible (VGA=640x480) et une compression élevée afin de diminuer au maximum le
poids des fichiers obtenus.(Ce n’est pas le cas de l’Olympus 3030)
Dans le deuxième cas, l’appareil ne dispose pas d’une mémoire tampon et pourtant la notice annonce 16
images par seconde. Il va simplement utiliser un pixel sur 16 du capteur CCD pour former une vignette .
Les 16 vignettes seront assemblées pour former une unique photo. L’obturateur ne se déclenche pas 16 fois
par seconde, il s’agit en fait d’un simple adressage mémoire obturateur ouvert. La taille de chaque
vignette est donc très faible (320*256) et l’impression sera au format timbre poste. En fait ce mode permet
simplement de faire rapidement des gif animés pour un site WEB.
Il sera par exemple possible de placer un objet
quelconque au centre de la platine d’un tourne disque
33 tours pour le photographier à 16 images/s . Un
détourage de chaque photo pour éliminer le tourne
disque permettra d’obtenir l’objet en rotation.
(A noter : le plus difficile est de trouver le tourne
disque !! )
16 imagettes d’un camescope en rotation sur une chaise pivotante. Photo fuji Mx 1700
Il peut être intéressant de savoir si le photoscope peut être piloté par l’interface
série ou USB. Dans ce cas Il sera possible de faire de la chronophotographie
lente (Une photo tous les quarts d’heure pendant une semaine) La capacité de la
mémoire importe peu car chaque photo est transférée sur le disque dur. Cela peut
être utile pour des manipulations très lentes .
(Cinétique, éclosion d’une fleur ...) les résultats seront de meilleure qualité
qu’avec une webCam du fait de la résolution meilleure ;
Connecteurs USB type A et B
Dans le même ordre d’idée, il est possible de transformer le photoscope en WEBCam haute résolution .
La photo prise toutes les minutes sera transférée sur le disque local puis sur un serveur WEB en FTP. Il est
nécessaire que l’appareil ne s’éteigne pas automatiquement après un laps de temps programmé.
Sortie TV : La plupart des appareils disposent
d'une sortie TV, ce qui permet de visualiser les
prises de vue sur un écran de télévision ou
d’enregistrer en analogique les photos sur un
magnétoscope de salon. (via un adaptateur)
Il sera possible d’utiliser le photoscope sur un trépied pour visualiser sur la TV une expérience en temps
réel. Celui-ci remplacera avantageusement toute les « flexcam » coûteuses qui n’ont pas la fonction
mémoire !! (Une WebCam couplée à un vidéo projecteur sera aussi bien et moins chère)
Remarque :
On pourra aussi étudier en spécialité TS le signal vidéo composite de cette sortie
analogique.
A noter : Il est possible de
rééchantillonner
une
image
quelconque au format de l’appareil
photo (un schéma provenant d’un
scanner, d’une capture d’écran ou
d’Internet) pour la renvoyer dans
l’appareil photo afin de la montrer à un
public sur une télé. Le photoscope
devient ainsi un « bloc-photo ».
Flexcam
Encore le Nikon D1 !
Certains appareils disposent d’un firmware upgradable. Il s’agit comme pour le BIOS d’un PC, d’une
mémoire non volatile qu’il est possible de modifier en téléchargeant, sur le site du constructeur, une
version améliorée avec des fonctions nouvelles (la gamme NIKON dispose d’un firmware , pas la gamme
FUJI)
L'appareil est normalement livré avec un pilote Twain. Ce pilote permettra de piloter l’appareil photo à
partir de n’importe quel logiciel de graphisme.(photoshop , Paint Shop Pro)
L’offre logiciel est aussi à prendre en compte si vous ne disposez d’aucun logiciel graphique.
La plupart de ceux fournis sont des versions allégées ou bridées de logiciels du commerce. Il est souvent
frustrant d’utiliser ce type de logiciel.
La plupart des photoscopes s’utilisent en viser/déclencher sans qu’aucun réglage de vitesse, d’ouverture
ou de netteté soit nécessaire. Il s’agit donc plus de périphérique d’acquisition numérique que de véritable
appareils photos De plus en plus d’appareils haut de gamme (NIKON, OLYMPUS E-10) disposent de
quelques réglages, souvent difficiles à mettre en œuvre, permettant à votre créativité de s’exprimer ! La
profondeur de champ peut, enfin, ne plus être infinie !
La compacité d’un appareil est un facteur primordial. Cela
permettra de l’avoir toujours à portée de main sans se soucier des
multiples accessoires (Là encore les Fuji, et Canon sont les rois de
la miniaturisation, monsieur James Bond serait lui même surpris!!
Il faut noter que tous les photoscopes disposent d’une horloge
interne permettant un horodatage de toutes les photos à la
seconde près. Il est préférable que cette horloge soit alimentée par
une pile bouton auxiliaire. Un utilitaire du type « PICTURE
INFORMATION EXTRACTOR » permettra de renommer
toutes les photos en fonction de la date contenue dans l’entête de
la photo (Exif-jpg) Cela permettra un classement chronologique
des 5 GigaOctets de photos disponibles sur votre disque dur !!
Olympus E10 : actuellement le meilleur photoscope non professionnel (12 000F)
De plus toutes les caractéristiques (focale, vitesse, ouverture, flash, compensation d’exposition sont
accessibles aussi et cela sera bien utile pour visualiser instantanément l’influence des différents paramètres
photos.
Il peut être intéressant de disposer d’une fonction bloquant l’ouverture et la vitesse pour faciliter la tâche
d’un logiciel créant des photos panoramiques à partir de plusieurs photos ayant la même exposition .
Certains disposent d’une télécommande à infrarouge permettant le déclenchement à
distance , le réglage du zoom et surtout la fonction diaporama en mode lecture
(Olympus 3030 et 4040) Cela permet de faire de la photographie aérienne :deux mats
de planche à voile emboîtés, déclenchement depuis le sol avec la télécommande !
Télécommande Olympus 3030
Il faut noter que les Camescopes numériques DV et MiniDV
(et même depuis peu micro MV) sont des outils beaucoup plus
aboutis. Les zooms 10x, l’interface IEEE1394, acquisition nocturne en lumière
IR, l’écran tactile, connexion bluetooth sont courants sur ce type de « jouet ».
Par contre les capteurs sont toujours adaptés à la résolution du téléviseur qui est
très faible.
L'âge adulte de la photo numérique s’amorcera lorsque les boîtiers reflex
numériques réseau permettront, d’une part, de s‘affranchir des moyens de stockage habituels, et d’autre part
de conserver l’élément essentiel de la photographie : la qualité des optiques. Pour l’instant la plupart des
photoscopes ne sont que des petits compacts pour amateur passionné.
«Assemblage» de 16 photos avec Photovista : panoramique 360° (St Appolinard dans le parc régional du Pilât)
Je tiens à remercier Mario DAL ZOTTO, François THOMAS , Christophe REGNAULT (FNAC St-Etienne ) pour les prêts de
matériel et les conseils techniques. (photoscopes (~35), camescopes, Mini DV, scanners A4, scanners de diapo, Minidisc,
compression audionumérique MP3, ATRAC, cartes DV ... )
Pg.
Voici une liste d’utilitaires : (en gras les indispensables) (tous testés...)
¾
¾
¾
Si une adresse n’est plus disponible faire une recherche sur le nom du logiciel avec www.google .com
Download Express1161 (gratuit) http://www.metaproducts.com/ pour reprendre les téléchargements interrompus
Pour décompacter : PowerArchiver 2000 http://www.powerarchiver.com/ (clone de winzip mais gratuit !)
Certaines versions plus anciennes de ces logiciels sont gratuites...
VIEWIER
ACDSee Classic v2.43 (1.5Mo)
Ou ACDSee 4.0 (11.5Mo)
Picaview32 v2.0
www.acdsystems.com/
Xnview1.25
Irfanview
perso.wanadoo.fr/pierre.g
irfanview.tuwien.ac.at/english.htm
Archétype de l'utilitaire indispensable. La
version classic(2.43) est suffisante
Prévisualisation et conversion dans le menu
contextuel
1.5Mo Gratuit 240 formats reconnus !
Idem Gratuit
www.adobe.com
www.wska.com.
www.ulead.com
www.q-res.com/
www.hamrick.com/
Retouche niveau professionnel (8000F)
Retouche indispensable
Facile d'utilisation
Amélioration intuitive de photo
Modification rapide par pavé numérique
Jasc Animation Shop
Ulead gif Animator
Animator9
www.wska.com.
www.ulead.com
home.netvigator.com/~plaw/
Ulead Cool 3D
www.ulead.com
Animation de gif
idem plus simple
Animation de jpg à partir de 16 vignettes
(gratuit)
Animation de textes en 3D
www.matchware.net/default.htm
www.techsmith.com/
www.peda.com/gg
Caméra d'écran
Capture d'écran évolué (scroll, capture menu ...)
Caméra d'écran en gif animé
www.acdsystems.com/
RETOUCHE
Adobe Photoshop 5.5 ou 6
JascPaint ShopPro7
Ulead Photo Impact 6
Photogenetics
VuePro
ANIMATION
CAPTURE D'ECRAN
ScrenCorder21
SnagIT
Gif.Gif.Gif
MANIPULATION JPG
Thumbnailer
Jpg Optimizer
Thumbplus
Ulead Smart Saver Pro
Picture Information Extractor v3.2
Compupic
Exif reader
www.smalleranimals.com/
www.xat.com
Vignetteur très efficace (gratuit)
Optimisation compression jpg compression
partielle
http://www.thumbsplus.com/
Modification par lot . très complet
www.ulead.com
Optimisation jpg
www.picmeta.com/
Extraction Infos dans jpg , Multi rename suivant
la date
www.photodex.com/
Mur d’images
www.takenet.or.jp/~ryuuji/minisoft/e Gratuit mais ne permet pas le rename en
xifread/english/
fonction de la date comme PIE
IMPRESSION
Arcsoft photoprinter
Album Builder
Poster
www.arcsoft.com
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www.postersw.com
Simple gratuit et efficace
impression de posters et bannières
CONTROLE PHOTOSCOPE
Cam2Com
EZ-AutoCam
home.attbi.com/~smenche/Cam2Co
m/
http://www.beausoft.com/
Contrôle des Fuji
http://www.mgisoft.com
http://www.panoramafactory.com/
Voir http://www.panoguide.com/
Simple et très efficace
v1.6 gratuite !
PANORAMIQUE
Photovista
The Panorama Factory
Contrôle des Olympus
Calcul théorique de la profondeur de champ (PDC)
La profondeur de champ est le fait du pouvoir de résolution limité de l’œil ou de la pellicule photo.
Dans une image floue, chaque point de l’objet donne un petit disque lumineux sur le film (dans le cas de l’appareil photo
numérique, sur le capteur CCD). On va considérer que l’image est nette lorsque le diamètre de ce disque est inférieur à une
certaine tolérance e appelée «cercle de confusion ».
La valeur de e dépend du facteur d’agrandissement appliqué à l’image, de la distance d’observation de l’image finale ainsi que
du fait qu’on soit plus ou moins exigeant sur ce point. En 24 x 36, on prend couramment e = 30µm.
plan du capteur CCD, de la pellicule
ou de l’oeil
I
d
A1
A
A2
P
A’
A1’
e
A2’
O
Q
Profondeur de champ
J
Notations
Diamètre du diaphragme : d = IJ
Diamètre du cercle de confusion : e = PQ
Position de l’objet A: OA = p
Position de l’image A’ de A : OA’= p’
A1 : OA1 = p1
A1’ de A1 : OA1’ = p1’
A2 : OA2 = p2
A2’ de A2 : OA2’ = p2’
Remarque : p1 est la distance maximale de netteté et p2 la distance minimale.
Position des foyers : foyer objet OF = f foyer image OF’ = f’
L’ouverture N du diaphragme , définie par : N = f / d
•
Dans les triangles semblables IJA’1 et A1’PQ, on peut écrire :
OA'1 =
(
d
A'1 O + OA'
e
)
1
1
e
=
+
OA'1 OA' d .OA'
1
1
1
=
+
p'1 p1 f '
Descartes appliqué aux couples (A1, A1’) et (A, A’),
On a donc :
•
 1
e
1  1 1  1 1
=  +  −  +  =
−
d . p '  p1 f '   p f '  p1 p
De même dans les triangles IJA2’ et A2’PQ, on peut écrire
On a donc :
d OA'1 soit
=
e A'1 A'
1
1
e
− =
p'1 p ' d . p'
γ =
p'
p
et
1
)
+ OA1 ' =
e
× OA'1
d
1
1
1
=
+
p'
p
f'
p
p1 =
1 + e dγ
et
1
1
e
−
=
p'
p' 2 d . p'
d OA' 2
=
e A' A' 2
 1
e
1  1
1 1 1
=
+  − 
+  = −


d . p'  p
f '   p2 f '  p p2
Alors, sachant que le grandissement
(A' O
p2 =
1 1 1
− =
p' p f '
p
1 − e dγ
alors
γ =
f'
p+ f'
• L’ouverture N du diaphragme est définie par le rapport de la focale par le diamètre d’ouverture N = f / d
En reprenant les formules trouvées ci-dessus, on obtient :
e
=
dγ
e
et avec f =-f’,
e
=
dγ
e
=
Ne.( f '+ p )
f '2
f'
f'
f'
f'
×
×
p+ f' N
p+ f' N
p1 =
p
p
=
Ne( f '+ p ) 1 + A et
1+
f2
p2 =
p
p
=
Ne( f '+ p ) 1 − A
1−
f '2
avec
A=
Ne( f '+ p )
〈〈1
f '2
La profondeur de champ sera donc
p 2 − p1 =
p
p
p(1 + A) − p(1 − A)
2 pA
−
=
=
≈ 2 pA × (1 + A 2 )
2
2
1− A 1+ A
1− A
1− A
Elle augmente ainsi avec N (c’est-à-dire plus le diaphragme est fermé), avec la
2 pA
p 2 − p1 =
≈ 2 pA × (1 + A 2 ) distance de mise au point (p, qui correspond à l’éloignement du sujet photographié),
2
avec e ,par contre, elle diminue avec la focal (f )
1− A
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Une simulation ci-contre avec un objectif de 50 mm
est une ouverture de 8
On s'aperçoit qu’avec une distance de mise au point de
15 m l’image sera nette de 8m jusqu’à l’infini
DISTANCE
0
5
10
15
20
25
30
Idem mais cette fois ci en faisant varier la focale
de 28 mm (grand angle) jusqu’à 350 mm
(téléobjectif) pour une mise au point faite à 5m et
toujours une ouverture de 8
Les focales supérieures a 100mm sont adaptées au
portrait
10
On pourrait montrer la PDC reste constante avec
le rapport focale/distance de mise au point =
rapport de reproduction. Par contre les
perspectives sont modifiées
6
35
40
9
8
7
5
4
FOCALE
3
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
50
45
40
Idem mais cette fois ci en faisant varier l’ouverture
pour une mise au point faite à 5m et toujours un
objectif de 50 mm
35
30
25
On voit l’influence prépondérante de l’ouverture
20
15
10
5
DIAPH
La profondeur de champ est toujours supérieure à
l’arrière du sujet
règle simple 1/3 devant 2/3 derrière
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

1 bit

Transcription

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