La photographie numérique, comment ça marche ?

Christophe Noël (<A HREF=http://studio.posse-press.com target=_blank>Studio Multimédia</A>)
28 novembre 2001 à 17h05
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CCD et résolution


Au-delà de ces considérations techniques, la principale caractéristique du CCD est sa résolution, exprimée en millions de pixels. Elle désigne le nombre de points présents sur sa surface, et par conséquent la quantité de pixels dont sera composée l'image finale. Il va sans dire que plus celle-ci est élevée, plus l'image résultant de la prise de vue sera détaillée. Par exemple, un capteur de 2,1 MegaPixels produit des images d'une résolution maximale de 1600 x 1200 points, tandis qu'un modèle constitué de 3 MegaPixels permettra d'atteindre 2048 x 1536 points. Reportez-vous au tableau ci-dessous afin de consulter l'ensemble des correspondances.

Par ailleurs, la plupart des appareils permettent de sélectionner la résolution de prise de vue ; en autorisant la prise de vue dans une définition inférieure à la taille maximale. Voilà qui offre l'avantage de pouvoir adapter la quantité de photos qu'il est possible prendre à la quantité de mémoire dont dispose l'appareil. Car au contraire de la prise de vue argentique, dans laquelle la surface sensible (pellicule) fait également office de média de stockage, l'appareil numérique doit placer sur une mémoire séparée la suite de 0 et de 1 sortant du convertisseur analogique/numérique. Dans le cas d'une image très haute définition, cela représente un poids non négligeable (voir tableau). L'autre solution est, bien entendu, de les compresser (en Jpeg par exemple) mais cela dégrade leur qualité.

Résolution standard
de l'image

Taille de l'image
non compressée

Nombre
de pixels

Résolution standard
du capteur CCD

640 x 480

900 Ko

0,30 MPixels

1 MPixel

800 x 600

1,37 Mo

0,48 MPixels

1 MPixel

1024 x 768

2,25 Mo

0,79 MPixels

1 MPixel

1280 x 1024

3,75 Mo

1,31 MPixels

1,31 MPixels

1600 x 1200

5,49 Mo

1,92 MPixels

2,1 MPixels

2048 x 1536

9 Mo

3,14 MPixels

3,14 MPixels


L'optique : longueur focale


Le dernier point essentiel sur lequel le capteur CCD a une influence majeure est la mesure de la longueur focale de l'objectif. Mais qu'est-ce donc ? La longueur focale désigne, en millimètres, la distance séparant le plan optique (le plan sur lequel se forme l'image, soit généralement la surface sensible) et le centre optique de l'objectif, lorsque la mise au point est faite à l'infini. En termes plus pratiques et concrets, cette distance désigne le champ de vision offert par l'objectif. Plus le chiffre est petit (et donc la focale courte), plus les lentilles sont proches du plan optique, plus le champ de vision sera large. A l'inverse, une longue focale désigne un téléobjectif offrant un champ de vision extrêmement restreint. Certains objectifs sont dits à focale variable, c'est-à-dire que l'utilisateur fait varier la distance des lentilles avec le foyer image en fonction de ses besoins. Ce type d'objectif est plus connu sous le nom de zoom. La longueur focale est gravée sur le devant de l'objectif ; par exemple "50 mm", ou "6,5 - 19,5 mm" pour un modèle à focale variable.
01B8000000051171-photo-longueur-focale.jpg

En argentique, le format de photographie le plus répandu est le film 35 mm produisant des négatifs d'une taille de 24 x 36 mm ; il s'agit du format employé par votre appareil compact, jetable ou reflex. Avec un tel appareil, on dira qu'un objectif est de focale normale si la longueur de celle-ci est de 50 mm. En d'autres termes, cela signifie qu'un tel système optique donnera une image dont l'échelle sera sensiblement équivalente à celle perçue à l'œil nu. Comment la focale normale est-elle déterminée ? Pour un format donné, il s'agit de la longueur la plus proche de la diagonale du négatif utilisé : 50 mm en 24 x 36 (diagonale de 43 mm) ou 80 mm en 6 x 6 (diagonale de 84 mm) par exemple.

Tous les objectifs dont la longueur focale est inférieure sont dits "grand angulaires" (ou simplement grand angle, par exemple 35 mm) tandis que ceux possédant une valeur supérieure sont dits "téléobjectifs" (par exemple 300 mm). Cependant, retenez bien que les notions de focale normale, courte et longue n'ont de sens qu'en regard du format de négatif considéré (24 x 36, 6 x 6, 6 x 9...).

Focale et CCD : l'équivalent 35 mm


012C000000051176-photo-focale-correcte.jpg
Alors, où se trouve notre rapport entre longueur focale et CCD ? Simple, nous avons vu qu'en argentique, selon la taille de la surface sensible (le négatif), la mesure de la focale normale était différente. En numérique, lorsqu'il est question d'un capteur CCD, nous parlons généralement de surfaces sensibles extrêmement petites, dont la diagonale (qui détermine la focale normale) est bien inférieure à un pouce (2,54 cm) ! Les lentilles doivent donc se trouver très rapprochées du capteur afin d'y projeter l'image ; en conséquence, les longueurs focales présentes sur les objectifs de photoscopes numériques sont incroyablement courtes. Par exemple, le modèle Canon PowerShot A20 possède un objectif 5,4 - 16,2 mm et un capteur CCD 1/2,7 pouces. Ce dernier possède donc une diagonale d'environ 0,37 pouces, soit à peu près 9,4 mm ; nous sommes bien loin des 43 mm du 24 x 36 argentique !

En conséquence, nous avons un problème d'unités : un objectif ayant une longueur focale de 5,4 mm et une surface sensible de 9,4 mm de diagonale donnera une image totalement différente d'un modèle de 5,4 mm, employé sur un appareil 24 x 36 disposant de 43 mm de diagonale (il s'agirait d'un super grand angle) ! Impossible donc, de se faire une idée du champ de vision offert par l'objectif de ce PowerShot. C'est pourquoi le constructeur de photoscopes numériques indique toujours l'équivalence 35 mm de ses objectifs, car il s'agit du format le plus répandu, celui avec lequel la plupart des photographes sont familiers. En l'occurrence, il s'agit ici d'un classique équivalent de 35 - 105 mm, qui offrira un champ de vision allant du modeste grand angle au très raisonnable téléobjectif.

Histoire de compliquer un poil l'ensemble, sachez que les appareils numériques n'emploient pas tous le même capteur : selon sa taille et sa résolution, les mesures de longueur focale sont donc différentes !

Sans l'équivalence donnée par le constructeur, il est donc impossible de comparer des objectifs par la seule lecture de leurs caractéristiques.
Modifié le 01/06/2018 à 15h36
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