Photographie (1) Le capteur à cœur ouvert

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Comment fonctionne un capteur d’appareil photo et comment se forme une image ?

Fonctionnement d’un capteur

Fonctionnement d’un capteur
Fonctionnement d'un capteur

  • 1 : les microrayures se trouvent là (pas les pixels morts).
  • 2 : en photoastronomie on fait souvent retirer ce filtre.
  • 3 : ce filtre a pour but de flouter l’image pour éviter les effets de bord en escalier (crénelage).
  • 4 : une couche de microlentilles convexes concentre les photons pour éviter qu’ils ne se perdent par réfraction ou réflexion.
  • 5 : les photons traversent un filtre R, V,ou B. Il existe à ce jour deux types de mosaïques : Bayer et X-Trans.
  • 6 : lorsque les photons entrent en collision avec la couche de silicium, un courant électrique est généré. C’est l’effet photovoltaïque de Becquerel.
  • 7 : le courant passe dans un convertisseur analogique-numérique (AN) qui le code sur une profondeur de 8, 12, 14 ou 16 bits.
  • 8 : le processeur dématrice les signaux numériques en commençant par appliquer une correction gamma de 2,2 points.
  • 9 : la photo, enfin, est stockée sur la mémoire de masse de l’appareil photo.

Capteur de 1ère génération avec puits à lumière

Capteur de 1ère génération
Capteur de 1ère génération

Capteur de 2e génération rétro-éclairé

Capteur de 2e génération
Capteur de 2e génération

Ce que voit un capteur

Ce que voit un capteur
Ce que voit un capteur

Dans les 4 cas A, B, C, D, le capteur ne voit pas la zone centrale noire qui ne contient ni R, ni V, ni B mais le capteur voit le rond central blanc qui est composé de R, V, et B.

  • A : le capteur voit les 3 couches composites R, V et le B et le Blanc.
  • B : le B, le C et le V ne contiennent pas de rouge, le capteur ne les voit pas, il voit le Blanc.
  • C : le B, le M et le R ne contiennent pas de vert, le capteur ne les voit pas, il voit le Blanc.
  • D : le R, le J et le V ne contiennent pas de bleu, le capteur ne les voit pas, il voit le Blanc.

Les capteurs souffrent de daltonisme total, ils ne voient qu’en noir et blanc

Image en noir et blanc
Image en noir et blanc

Après dématriçage le capteur enregistre l’image en couleurs.

Image en couleur
Image en couleur

Matrices et dématriçage

Trois couches de photodiodes empilées.

Sigma le FoveOn X3
Sigma le FoveOn X3

Matrice de Bayer et X-Trans

Matrice de Bayer et X-Trans
Matrice de Bayer et X-Trans

Dématriçage par interpolation bilinéaire

Cas n°1 le pixel central n’est pas vert
Cas n°1 le pixel central n'est pas vert

Cas n°2 le pixel central est vert
Cas n°2 le pixel central est vert

La profondeur de codage

La profondeur de codage
La profondeur de codage

Le gamma

Le gamma est la mesure du contraste d’une image (noir et blanc pur exclus). Il caractérise la fluidité pour passer des basses aux hautes lumières.

Gamma
Gamma

La réactivité à la lumière de l’oeil n’est pas linéaire. Lorsqu’on l’expose à une quantité plus forte de lumière il n’en perçoit que 45% pour le pas être ébloui (1/2,2) ; on dit que son Gamma est de 2,2.

À contrario, un capteur réagit de façon linéaire, il a un gamma de 1.

Gamma 1 et 2,2
Gamma 1 et 2,2

Gamma 1 et 2,2
Gamma 1 et 2,2

La plage dynamique

La plage dynamique est l’écart entre les valeurs les plus sombres et les plus claires d’un scène. Elle se mesure en IL (Indice de Luminance) appelé aussi EV (Exposure Value), stop ou diaphragme.

Plage dynamique
Plage dynamique

Plage dynamique
Plage dynamique

Cet article écrit par Michel Rohan est reproduit avec son aimable autorisation. Lien vers le site de Michel Rohan ▷ Passion photo

 

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