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L'appareil photographique numérique
Un appareil photographique numérique (ou APN) est un appareil photographique qui capte la lumière sur un support de type électronique, plutôt que sur un film argentique, et qui convertit l'information reçue par ce support pour la coder numériquement.
Un appareil photo numérique utilise un capteur CCD ou CMOS pour acquérir les images, et les enregistre habituellement sur des cartes mémoire (CompactFlash, SmartMedia, Memory Stick, Secure Digital, etc.).
Tout remonte à l'invention du capteur CCD en 1970.
Dans les années 1970 apparaissent les premières caméras vidéo destinées aux particuliers. Le constructeur Sony décide en 1981 d'utiliser ses connaissances dans le domaine de la vidéo pour fabriquer un appareil photo magnétique, le Mavica pour Magnetic Video Camera. Un disque magnétique permet le stockage de cinquante images en couleurs d'une définition de 490 × 570 points (280 000 pixels), au format NTSC. Un lecteur approprié permet d'afficher les photos sur un téléviseur. Pour ne pas être en reste, les autres constructeurs adoptent un support normalisé pour le stockage magnétique de photos : la disquette deux pouces (les ordinateurs de marque Amstrad utilisaient des disquettes trois pouces ).
En 1989, Canon propose le Xapshot, destiné au grand public, qui dispose d'une définition de 786 × 300 points. Il est suivi de modèles baptisés Ion. Ces premiers modèles ne sont pas vraiment numériques, car l'image, si elle est bien capturée par une matrice de points, est stockée de façon analogique sur des mémoires magnétiques.
En 1991, le département Kodak Digital Science de Kodak sort un dos numérique pour un appareil photo reflex classique, le Nikon F3. Ce produit est destiné aux professionnels, notamment en raison de son prix prohibitif. Fujifilm et Nikon sortent un peu plus tard les Fujix, avec des caractéristiques comparables.
En 1992, le fabricant de souris Logitech lance le Fotoman, petit appareil numérique à connecter sur micro-ordinateur. L'appareil a une définition de 376 × 284 points, et stocke 36 photos en mémoire. C'est le premier photoscope entièrement numérique. L'année suivante, Apple propose un appareil similaire, le Quicktake, qui prend des photos en 640 x 480 ou 320 x 240.
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À partir de 1995-1996 apparaissent des appareils photo numériques tels que nous les connaissons à l'heure actuelle, équipés d'un écran couleur LCD à l'arrière. L'explosion du marché se produit vers 1997-1998 avec une rapide multiplication des modèles. La définition, d'abord inférieure au million de pixels, croît rapidement, jusqu'à dépasser les 24 millions en 2009.
La pièce maîtresse : le capteur CCD (Charged Coupled Device : Dispositif à Transfert de Charges)
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Un capteur CCD est un alignement de cellules sensibles à la lumière, dont le fonctionnement est décrit à la suite.
Sur chacun de ces cellules, on pose un filtre différent : un rouge, un vert et un bleu. Cela implique que lors d'une capture, chaque point n'aura qu'une coordonnée : OU de rouge, OU de vert OU de bleu. Par la suite, les éléments électroniques périphériques permettront de regrouper des points pour former des pixels :
Un pixel est donc, à la base, composé de plusieurs points.
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La capture d'une image se fait en trois étapes :
* La conversion des ondes lumineuses en charges électriques
Le capteur CCD est frappé par un photon (onde lumineuse). Si l'énergie déployée par ce photon est suffisante, la matière semi-conductrice qui compose le capteur (le silicium Si) réagit avec celui-ci de manière proportionnelle à la longueur d'onde de ce photon.
La couche de Silicium a donc transformé le photon en une charge électrique (accumulation d'electrons) qui varie en fonction de la couleur.
Le signal analogique est donc transformé en charge électrique.
* Accumulation de ces charges
Sur chaque pixel, les électrons s'accumulent, et, après le temps d'integration, on compte les électrons présents sur chacun des pixels.
Cette charge a été mesurée, le signal est donc devenu numérique.
* Transfert et interprétation des charges électriques
Ces informations (nombre d'electrons) sont envoyées aux différentes puces qui composent le circuit imprimé de l'appareil photo ou de la caméra numérique, et enfin ils sont traduits, par calcul, en coordonnées RVB : nous obtenons bien notre donnée numérique finale.
Voici deux petits schémas expliquant les ressemblances et différences entre les appareils analogique et numérique :
Appareil Analogique
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Appareil Numérique
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sources :
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Un appareil photographique numérique (ou APN) est un appareil photographique qui capte la lumière sur un support de type électronique, plutôt que sur un film argentique, et qui convertit l'information reçue par ce support pour la coder numériquement.
Un appareil photo numérique utilise un capteur CCD ou CMOS pour acquérir les images, et les enregistre habituellement sur des cartes mémoire (CompactFlash, SmartMedia, Memory Stick, Secure Digital, etc.).
Tout remonte à l'invention du capteur CCD en 1970.
Dans les années 1970 apparaissent les premières caméras vidéo destinées aux particuliers. Le constructeur Sony décide en 1981 d'utiliser ses connaissances dans le domaine de la vidéo pour fabriquer un appareil photo magnétique, le Mavica pour Magnetic Video Camera. Un disque magnétique permet le stockage de cinquante images en couleurs d'une définition de 490 × 570 points (280 000 pixels), au format NTSC. Un lecteur approprié permet d'afficher les photos sur un téléviseur. Pour ne pas être en reste, les autres constructeurs adoptent un support normalisé pour le stockage magnétique de photos : la disquette deux pouces (les ordinateurs de marque Amstrad utilisaient des disquettes trois pouces ).
En 1989, Canon propose le Xapshot, destiné au grand public, qui dispose d'une définition de 786 × 300 points. Il est suivi de modèles baptisés Ion. Ces premiers modèles ne sont pas vraiment numériques, car l'image, si elle est bien capturée par une matrice de points, est stockée de façon analogique sur des mémoires magnétiques.
En 1991, le département Kodak Digital Science de Kodak sort un dos numérique pour un appareil photo reflex classique, le Nikon F3. Ce produit est destiné aux professionnels, notamment en raison de son prix prohibitif. Fujifilm et Nikon sortent un peu plus tard les Fujix, avec des caractéristiques comparables.
En 1992, le fabricant de souris Logitech lance le Fotoman, petit appareil numérique à connecter sur micro-ordinateur. L'appareil a une définition de 376 × 284 points, et stocke 36 photos en mémoire. C'est le premier photoscope entièrement numérique. L'année suivante, Apple propose un appareil similaire, le Quicktake, qui prend des photos en 640 x 480 ou 320 x 240.
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À partir de 1995-1996 apparaissent des appareils photo numériques tels que nous les connaissons à l'heure actuelle, équipés d'un écran couleur LCD à l'arrière. L'explosion du marché se produit vers 1997-1998 avec une rapide multiplication des modèles. La définition, d'abord inférieure au million de pixels, croît rapidement, jusqu'à dépasser les 24 millions en 2009.
La pièce maîtresse : le capteur CCD (Charged Coupled Device : Dispositif à Transfert de Charges)
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Un capteur CCD est un alignement de cellules sensibles à la lumière, dont le fonctionnement est décrit à la suite.
Sur chacun de ces cellules, on pose un filtre différent : un rouge, un vert et un bleu. Cela implique que lors d'une capture, chaque point n'aura qu'une coordonnée : OU de rouge, OU de vert OU de bleu. Par la suite, les éléments électroniques périphériques permettront de regrouper des points pour former des pixels :
Un pixel est donc, à la base, composé de plusieurs points.
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La capture d'une image se fait en trois étapes :
* La conversion des ondes lumineuses en charges électriques
Le capteur CCD est frappé par un photon (onde lumineuse). Si l'énergie déployée par ce photon est suffisante, la matière semi-conductrice qui compose le capteur (le silicium Si) réagit avec celui-ci de manière proportionnelle à la longueur d'onde de ce photon.
La couche de Silicium a donc transformé le photon en une charge électrique (accumulation d'electrons) qui varie en fonction de la couleur.
Le signal analogique est donc transformé en charge électrique.
* Accumulation de ces charges
Sur chaque pixel, les électrons s'accumulent, et, après le temps d'integration, on compte les électrons présents sur chacun des pixels.
Cette charge a été mesurée, le signal est donc devenu numérique.
* Transfert et interprétation des charges électriques
Ces informations (nombre d'electrons) sont envoyées aux différentes puces qui composent le circuit imprimé de l'appareil photo ou de la caméra numérique, et enfin ils sont traduits, par calcul, en coordonnées RVB : nous obtenons bien notre donnée numérique finale.
Voici deux petits schémas expliquant les ressemblances et différences entre les appareils analogique et numérique :
Appareil Analogique
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Appareil Numérique
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