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Écrit par Alain MATHIEU et Dominique LEROND   
13-12-2008

Pour enregistrer des couleurs, un capteur, qui n’est sensible qu’à la quantité de lumière reçue, et non à la colorimétrie, est recouvert d’un filtre transparent, composé d’une matrice de points rouges, verts et bleus. Chaque point du filtre ne laisse donc passer qu’une seule couleur, qui vient « marquer » le pixel du capteur qui se trouve derrière lui. Une image est ainsi formée, composée d’un ensemble de pixels, chacun d’entre eux disposant d’une information de luminance et d’une autre de couleur.

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Comment un capteur voit les couleurs - Photo numérique

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Dans la plupart des filtres, la matrice verte est doublée car l’œil humain est plus sensible aux nuances de vert qu’aux autres couleurs.
Le type de matrice de points le plus courant, utilisé dans les capteurs, est nommé « trame Bayer ».

Interpolation

Le schéma qui précède met en évidence un problème de résolution de l’image. En effet, il y apparaît à ce stade que pour enregistrer un point de couleur quelconque, mélange de rouge, de vert et de bleu, il faut trois pixels. Si le traitement de l’image s’arrêtait ici, celle-ci serait de qualité grossière car tramée.

L’importance de l’interpolation apparaît donc clairement. Ce traitement, effectué par le calculateur de l’appareil, a pour but de redonner à chaque pixel la couleur qu’il aurait du avoir si elle n’avait été filtrée. Lourde tâche, déterminante sur l’image et sur son temps d’enregistrement.


Capteur multicouches

Cet autre type de capteur, utilisé dans certains appareils haut de gamme est plus onéreux à fabriquer. Il n’utilise pas de filtre mais trois capteurs consécutifs, chacun ayant pour mission d’enregistrer une couleur. Le besoin d’interpolation, qui reste un traitement dangereux pour la qualité de l’image, est alors moins grand dans ce cas, puisque chaque pixel dispose de sa propre information de couleur vraie.

 

Ré-échantillonnage

L’interpolation peut également être effectuée à posteriori, sur un logiciel de retouche comme Photoshop, lorsqu’il est nécessaire de redimensionner l’image, elle porte alors le nom de ré-échantillonage. Cette technique est utilisée en dernier recours, lorsqu’il est besoin d’augmenter la taille d’une image, par exemple, et donc de disposer de plus de pixels pour éviter de voir ceux-ci grossir. Le ré-échantillonnage ajoute alors des pixels qui ne faisaient pas partie de l’image à l’origine, ce qui se traduit forcément par une dégradation de celle-ci.

Pixels et résolution

Sur une image, haute résolution est synonyme de grande quantité de pixels. L’image étant une matrice en deux dimensions, il est facile de calculer son « poids » en pixels. Ainsi, une image de 800 sur 600 pixels contiendra 800 fois 600 points, soit 480 000 pixels.

PPI

Initiales de Pixels Per Inch (pixels par pouce). Ce terme est généralement utilisé pour signifier la résolution sur un écran.

 

DPI

Initiales de Dot Per Inch (points par pouce), synonyme de PPI, mais utilisé pour indiquer la résolution lors de sorties imprimées.

Pour calculer la même valeur, lorsque l’unité de mesure utilisée est le centimètre, il convient de multiplier les dimensions de l’image par la résolution, en pixels par cm. Une image de 10 cm sur 15, par exemple, et dont la résolution est de 120 pixels/cm, contient 2 160 000 de pixels (10 X 120 X 15 X 120).

Il est toujours préférable d’enregistrer une image dans la plus haute résolution réalisable, car il vous sera toujours possible de réduire ses dimensions ultérieurement sans la ré-échantillonner, depuis un logiciel de traitement d’images. A l’inverse, si une image n’a pas été enregistrée dans une résolution suffisante, son agrandissement avec un logiciel de retouche d'images entrainera une perte de qualité. 

Image haute résolution - Tutoriel photo numérique - MOSAIQUE Informatique - Création de sites Internet - Nancy - Lorraine
Image haute résolution - Photo numérique

Image basse résolution - Tutoriel photo numérique - MOSAIQUE Informatique - Création de sites Internet - Nancy - Lorraine
Image basse résolution - Photo numérique
 

Compression

Comme vous avez pu le constater, une image de petite taille, dans une résolution digne de ce nom, dépasse très vite les deux mégapixels.
A quoi bon générer des images de grande qualité, si leurs « poids » rendent leur stockage impossible sur une carte mémoire (ou s’ils rendent dérisoire le nombre de photographies enregistrables) ? Ce problème n’est que partiellement solutionné par l’augmentation régulière des capacités des cartes.


Le recours à la compression est un compromis entre la qualité et la taille du fichier. Son principe est le suivant : diminuer, par un algorithme de compression, la taille des fichiers.


Algorithme

En informatique, terme désignant une analyse d’un problème, qui sera traduite ensuite dans un langage de programmation.

Le format de compression standard, utilisé sur tous les appareils numériques, est le format JPEG.

JPEG

Initiales de « Joint Photographic Expert Group ». Format de compression modulable de fichiers images. Plus le fichier est compressé, moins sa taille est importante mais plus la perte d’informations (donc de qualité) augmente.

Pour comprendre comment les données sont organisées dans un tel fichier, imaginez une image composée d’un petit sujet noir, au milieu d’un fond uniformément blanc et couvrant une grande partie de l’image. Simplifions la situation en admettant que cette image est un dessin au trait, c’est à dire ne contenant que du noir et du blanc. Chaque pixel sera donc enregistré, sans information de luminance ou de colorimétrie, puisqu’il ne peut être que blanc ou noir. La première ligne de l’image, qui ne contient que du blanc, se traduira donc par « blanc, blanc, blanc, blanc, etc… ». Il y aura autant de « blanc » qu’il y aura de pixels dans cette ligne. Si l’image fait seulement 10 cm de large et que la résolution est de 120 pixels par centimètre, l’information « blanc » sera répétée 1 200 fois. Cela pour ne traduire que la première ligne. Si l’image fait 15 cm de haut, elle contient 1800 lignes. Nous vous laissons de soin d’apprécier la quantité de mémoire nécessaire pour stocker l’image sous une telle forme !


Lorsque l’algorithme d’enregistrement arrivera au sujet, il écrira alors « noir, noir, noir, etc… » jusqu’à ce que le fond blanc soit rencontré, et ainsi de suite. Cette représentation simplifiée de l’enregistrement des fichiers est de type dit « bitmap ». Une norme répandue, en photographie numérique, et utilisant le même principe, est le format « tiff ».

Bitmap

En français « Tapis de points ». Format d’enregistrement des images ne leur infligeant aucune dégradation, car chaque pixel y est enregistré indépendamment, accompagné de ses propriétés de luminance et de colorimétrie. La taille des fichiers générés est malheureusement très importante.

 

TIFF

Initiales de « Tag Image File Format ». Les données n’y sont pas compressées. La qualité de ces images est excellente. Ce format peut enregistrer d’autres informations que la colorimétrie (des calques, par exemple, qui sont des superpositions de pixels). La taille de ces fichiers est  importante.

En résumé

Dans cette deuxième étape, vous avez pris connaissance des notions de base qui régissent la photographie numérique. Elles vous seront nécessaires pour comprendre ce qui suit et nous reviendrons plus en détail sur certains points.

Vous voici maintenant prêt à découvrir les composants de l’appareil photographique numérique.

 

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Dernière mise à jour : ( 06-11-2010 )
 
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