Dans cette séance, nous allons voir comment un appareil photo numérique (et donc aussi un smartphone) fait pour capturer la lumière d'une scène et transformer cela en des données numériques qui serviront à construire l'image finale de pixels.

Crédits : InspiredImages, via Pixabay.

Diaporama

Source diaporama : https://www.levavasseur.xyz/SNT/PhotoNumerique/Seance2/Capturer_la_lumiere.pdf

Questions

✍️ Question 1 : Avec votre smartphone, prenez une photo de votre table puis cherchez et notez la définition de l'image obtenue (il doit y avoir un outil "informations" lorsque vous ouvrez l'image).

✍️ Question 2 : Cherchez sur le Web la définition du capteur (principal) de votre smartphone.

• Que représente réellement ce nombre ?
• Comparez-le à la définition de l'image prise à la question précédente.

✍️ Question 3 : Voici une animation affichant une image RAW (crue) construite par un appareil photo numérique. Que voit-on apparaître lorsque le zoom est élevé ?

Une image RAW.
Crédit : M. Ferrieu (source), d'après une image originale de SpaceFox, CC BY 4.0 .

Exemples d'algorithmes de traitement d'image : peut-on encore croire une photo ?

La qualité des photographies prises par les appareils photo numériques ou les smartphones augmente d’année en année.
Il devient de plus en plus facile de réaliser une photographie qui satisfait nos attentes. Si des progrès ont eu lieu dans le domaine de l’optique, c’est essentiellement aux progrès fulgurants des algorithmes de traitement d’images que l’on doit la satisfaction d’une photographie réussie.
Les algorithmes présentés ci-dessous peuvent être utilisés en post-traitement de photographie (sur un ordinateur avec un logiciel dédié), par le biais d’un filtre appliqué sur un réseau social, ou même de manière automatique lors de la prise de vue, lorsque ces algorithmes sont implémentés dans l’appareil photo numérique.

Il est important de comprendre que des algorithmes d'amélioration d'images sont appliqués même si l'utilisateur ne les a pas sélectionnés. Vous pouvez par exemple lire cet article, au sujet d'un filtre automatique sur l'iPhone XS qui pose problème.

1. Algorithme n°1 : Fusion automatique

Cet algorithme fusionne plusieurs photographies pour ne garder que des visages souriants.

2. Algorithme n°2 : Effet Bokeh

L'effet Bokeh rajoute une modification artificielle de la profondeur de champ. Appelé « mode Portrait » sur iOS

3. Algorithme n°3 : Focus stacking

Focus stacking : plusieurs photos de profondeurs de champs différentes sont fusionnées pour que le premier plan et l’arrière-plan soient nets en même temps.

4. Algorithme n°4 : Correction de la distorsion

Cet algorithme compense les déformations optiques dues aux lentilles de l'objectif de l'appareil, et redresse artificiellement les photos.

5.5 Exercice

Conclusion

• Dans un capteur d'appareil photo numérique a lieu une transformation de la lumière en énergie électrique.
• La lumière est concentrée par des lentilles, puis décomposée en passant dans des filtres rouge, vert et bleu.
• La lumière vient alors frapper des photosites (sorte de minuscules panneaux photovoltaïques) qui vont donc produire une quantité d'électricité proportionnelle à la quantité de lumière reçue.

À noter que la composante verte est deux fois plus représentée que les autres couleurs .
Cela est dû au fait que l’oeil humain est naturellement plus sensible au vert qu’aux autres couleurs.
Il faut doncartificiellement favoriser la lumière verte lors de sa captation.

• Ce courant électrique est ensuite converti en un nombre binaire sur 1 octet (donc entre 0 et 255), puis stocké dans un fichier.
• Avant restitution de l'image numérique à l'écran, de multiples algorithmes de correction et d'amélioration de la photographie ont lieu.
• Ces algorithmes, toujours plus évolués à mesure que la puissance des processeurs augmente, permettent de compenser les faiblesses du matériel optique (objectifs minuscules...), mais aussi les faiblesses du photographe (tremblements...)
• On peut aussi appliquer ensuite à l'image d'autres transformations (filtres, modification des pixels), qui amènent naturellement à se poser des questions sur la confiance qu'on peut avoir dans une photographie (en matière judiciaire notamment).

Bilan

Vidéo

▶️ Si nécessaire, voici une vidéo qui reprend beaucoup d’éléments de cette séance (jusqu’à 9’00") :

▶️ Source : https://youtu.be/Rs5ab3X9Oxo