Comment une image est-elle capturée par un appareil photo ?

La photographie est devenue une partie de nos vies. Nous prenons des images tous les jours, les partageons avec nos amis et notre famille et encourageons tranquillement les autres à le faire sans même nous en rendre compte, ce qui se traduit par une quantité incroyable de photos prises dans le monde.

Une pression sur le déclencheur déclenche une réaction en chaîne à l'intérieur d'un appareil photo, entraînant l'enregistrement d'une image. C'est une série d'événements qui se produisent les uns après les autres à l'intérieur de l'appareil photo, tous déclenchés en appuyant sur le déclencheur. C'est comme un effet domino - fluide et efficace.

Qu'est-ce que l'ouverture en photographie ? - ... Qu'est-ce que l'ouverture en photographie ? - Qu'est-ce que c'est et comment l'utiliser

Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se passe exactement à l'intérieur d'un appareil photo pendant ce processus de création d'images ? Avez-vous déjà voulu savoir comment un appareil photo capture une image ? Aujourd'hui, nous allons tout apprendre à ce sujet et plus encore.

Comment fonctionne une caméra ?

La caméra est une boîte étanche à la lumière avec un petit trou à une extrémité. La lumière pénètre dans l'appareil photo par ce trou et une image se forme sur un support photographique. C'est l'explication la plus simple des fonctions internes d'un appareil photo. Cependant, au-delà de cette simple explication, une centaine de processus différents se déroulent comme sur des roulettes.

De la lumière à l'image, comment une image se forme-t-elle à l'intérieur d'un appareil photo ?

Grâce à l'arrivée de puissants smartphones avec des systèmes de caméra intégrés, il existe une caméra capable dans presque toutes les mains du monde. Si le Kodak Brownie a apporté la photographie au consommateur moyen, les smartphones ont définitivement mis la photographie à la portée de tous.

Quelle que soit la marque ou le modèle de l'appareil photo que vous regardez, il est essentiellement composé de trois parties principales. Nous pouvons les séparer dans l'objectif, le boîtier de l'appareil photo et le support sensible à la lumière, qui convertit les signaux optiques en informations électroniques.

Les rayons lumineux entrent dans l'appareil photo à travers l'objectif. Ils traversent le boîtier de l'appareil photo et frappent le capteur à l'arrière de l'appareil photo, où l'image se forme.

Examinons de plus près chacun de ces composants pour essayer de découvrir exactement le rôle que chacun d'eux joue dans le processus de création d'image.

Partie 1 - L'objectif :capturer les rayons lumineux

La première partie de la caméra traite des rayons lumineux entrant dans la caméra. Il le fait à travers le barillet de l'objectif.

Le barillet de l'objectif comporte des éléments en verre optique. Le travail de ces éléments en verre est d'accumuler les rayons lumineux diffusés et de les canaliser sur le film ou le capteur d'image à l'arrière de l'appareil photo pour produire une image.

En dehors de cela, il existe d'autres éléments en verre qui aident à focaliser l'image.

En plus de ceux-ci, il existe également de nombreux autres éléments, et chacun a un rôle spécifique à jouer. Ceux-ci incluent des éléments ED qui aident à corriger les aberrations chromatiques, des éléments VR pour contrer le tremblement de l'image, etc.

L'une des caractéristiques essentielles de votre objectif est la fonction de zoom. Cependant, tous les objectifs n'ont pas cette fonctionnalité. Les objectifs qui ne peuvent pas zoomer sont appelés objectifs à focale fixe.

Lorsque vous tournez la bague de zoom sur le corps de l'objectif, certains éléments à l'intérieur du barillet de l'objectif se déplacent vers l'avant et vers l'arrière. Ce mouvement a un effet grossissant sur l'image. Ainsi, lorsque vous effectuez un zoom avant, le sujet apparaît plus grand et lorsque vous effectuez un zoom arrière, le sujet apparaît plus petit.

Partie 2 - Le capteur de l'appareil photo numérique

Le capteur numérique est l'aspect le plus essentiel de votre appareil photo. C'est le capteur numérique qui capte la lumière et la transforme en signaux électriques. Autrefois, il y avait un film photographique à la place du capteur numérique.

Je parlerai du film photographique juste après.

Le capteur numérique est composé d'une plaque mince. D'un côté de la carte se trouvent un réseau de photodiodes sensibles à la lumière. L'autre côté du capteur a le bit de câblage.

Sur certains systèmes de caméras plus anciens, le câblage se trouvait du même côté que les photodiodes. C'était fondamentalement une mauvaise conception. Cela a entraîné beaucoup d'encombrement et entraîné une perte de lumière et une augmentation de la quantité de bruit.

Les capteurs de caméra modernes sont mieux conçus. Ils sont conçus à l'aide d'une architecture empilée qui réduit davantage le bruit et améliore la qualité des images. De plus, la conception éclairée par l'arrière garantit que les photodiodes sont capables de collecter beaucoup plus de lumière et, par conséquent, de produire des images plus nettes.
Je discuterai en détail du fonctionnement d'un capteur d'image typique dans une rubrique ultérieure ci-dessous.

Film de caméra

Avant le capteur numérique, il y avait la pellicule photographique. Le film photographique a été popularisé et produit en série à l'époque de George Eastman. Mais pendant les premiers jours du film photographique, il n'était pas fabriqué à partir d'un matériau plastique. Au lieu de cela, il a été fait avec du papier. Le film transparent à base de nitrocellulose a commencé en 1889.

Le film photographique moderne est une fine bande de base de film transparent avec un côté recouvert d'une couche d'émulsion de gélatine. Des cristaux d'halogénure d'argent sont utilisés dans cette émulsion. Ce cristal d'halogénure d'argent détermine la sensibilité à la lumière de la surface revêtue, la résolution et la qualité globale de l'image.

Chambre noire

La chambre noire est associée au développement et à l'impression de films photographiques. C'est un processus séculaire qui est maintenant devenu inutile en raison de l'avènement des capteurs numériques et du traitement d'image intégré à l'appareil photo.

Une chambre noire est une pièce étanche à la lumière qui sert à développer les pellicules tournées.

Une série de bains chimiques sont préparés, et le négatif est baigné dans ces solutions pour initier le développement et lorsque le processus de développement est terminé pour arrêter le développement ultérieur. La première solution est connue sous le nom de développeur et la seconde est un bain d'arrêt.

Une fois les rouleaux de film développés, ils sont ensuite imprimés à l'aide de papier d'impression. Un agrandisseur est utilisé pour transférer la lumière à travers celui-ci et sur un papier photographique contenant de l'halogénure d'argent sensible à la lumière.

Partie 3 - Le corps de l'appareil photo

L'appareil photo constitue le corps principal de votre unité de photographie.

Il existe de nombreux types de systèmes de caméras utilisés. Je n'entrerai pas trop dans les détails de ces aspects ici.

Au sens large, les systèmes de caméras peuvent être divisés en deux segments :(a) ceux avec un système d'objectif interchangeable et (b) ceux avec un système d'objectif fixe.

Les deux sont populaires, et les deux ont leurs avantages et leurs inconvénients. Mais le premier (ceux avec un système d'objectifs interchangeables sont devenus les plus dominants).

Ces systèmes de caméras ont une monture d'objectif, ce qui signifie que vous pouvez changer d'objectif et choisir l'objectif à utiliser dans une situation de prise de vue particulière. Ainsi, le nom des appareils photo à objectifs interchangeables.

Il existe deux principaux types de systèmes d'appareils photo à objectifs interchangeables actuellement utilisés :(a) les reflex numériques et (b) les appareils photo sans miroir.

Les mécanismes d'un appareil photo reflex numérique et son fonctionnement

Examinons la physique de la formation d'une image à l'intérieur de l'un de ces systèmes de caméra. Les reflex numériques et les systèmes sans miroir ont une chose en commun :le capteur numérique à l'arrière de l'appareil photo. Ils ont aussi une grande différence, et c'est le miroir reflex. Les reflex numériques en ont, et les appareils photo sans miroir n'en ont pas. Cela explique également pourquoi un reflex numérique a un viseur optique et un appareil photo sans miroir a un viseur électronique.

Les deux systèmes de caméra étant assez similaires; Je vais prendre un reflex numérique pour expliquer le processus réel de création d'images dans l'un de ces systèmes de caméra.

L'objectif

Comme cela a déjà été expliqué précédemment, DSLR signifie reflex numérique à objectif unique. Le mot reflex désigne le miroir reflex à l'intérieur de l'appareil photo. Lorsque vous regardez dans le viseur d'un appareil photo reflex numérique, la vue que vous regardez est celle qui est produite par la lumière entrant dans l'appareil photo et réfléchie par le miroir reflex.

À présent, vous savez que le barillet de l'objectif permet à la lumière de pénétrer à l'intérieur de l'appareil photo. L'objectif a une petite ouverture appelée ouverture. Cette taille d'ouverture peut être contrôlée à l'aide d'un ensemble de commandes mécaniques et électroniques sur un appareil photo.

Plus l'ouverture de l'ouverture est grande, plus la quantité de lumière qui entre dans l'appareil photo est importante et vice versa.

Le miroir réflexe

Après être entrée dans le barillet de l'objectif, la lumière frappe un appareil photo reflex. Cet appareil photo reflex est réglé à un angle de 45 degrés pour faciliter la réflexion de la lumière vers le haut à un angle de 90 degrés.

Après avoir été réfléchi par le miroir reflex, il est ensuite réfléchi par un pentamiroir ou un pentaprisme, selon le type d'appareil photo reflex numérique que vous possédez. Après réflexion, la lumière est ensuite acheminée à travers le viseur à l'arrière de l'appareil photo. C'est la vue que vous pouvez voir lorsque vous regardez dans le viseur.

Mais ce n'est pas tout. Lorsque vous appuyez sur le déclencheur, le miroir reflex placé devant le capteur d'image bascule vers le haut et s'éloigne de la trajectoire de la lumière entrante. La lumière a maintenant un chemin clair vers le capteur à l'arrière de la caméra.

Les rideaux de l'obturateur

Mais avant que cela puisse arriver, les rideaux de l'obturateur doivent s'ouvrir. Il y a deux rideaux d'obturation sur n'importe quel appareil photo reflex numérique. Le premier s'ouvre pour laisser entrer la lumière et atteindre le capteur. Le deuxième suit juste après pour fermer l'ouverture. Une fois le processus de création d'image terminé, les rideaux se réinitialisent et sont prêts pour la prochaine prise de vue.

Le capteur d'image

Le processus final se produit lorsque les rayons lumineux atteignent le capteur d'image. Chaque photodiode du capteur d'image peut être comparée à un seau collectant de l'eau. Sauf que, dans ce cas, les photodiodes collectent des photons.

Les photons sont convertis en informations électroniques. Il est pertinent de mentionner que chaque photodiode est recouverte d'un filtre qui ne laisse filtrer qu'une seule des trois couleurs primaires. Les autres couleurs sont toutes ignorées.

Les photodiodes sont disposées dans un réseau où les trois couleurs primaires - bleu, vert et rouge sont collectées. Fait intéressant, il y a deux fois plus de filtres verts que de filtres rouges ou bleus. La raison en est que l'œil humain est plus susceptible de voir la couleur verte que les couleurs rouge ou bleue. Avoir deux fois plus de pixels verts permet d'obtenir une image plus nette et plus naturelle.

Le processus de mise au point automatique à l'aide de la mise au point automatique à détection de phase

Le processus de mise au point automatique est une technologie relativement nouvelle dans les appareils photo. Je n'ai pas la possibilité de tout discuter de la mise au point automatique et de son histoire ici. Je peux dire que la mise au point automatique sur les premiers systèmes d'appareils photo reflex numériques dépendait du mécanisme de l'objectif où un séparateur de faisceau était utilisé pour diviser les faisceaux lumineux entrant dans l'appareil photo et frappant le miroir reflex principal.

Après avoir touché le miroir reflex principal, la lumière a été redirigée vers un capteur de mise au point automatique au bas de l'appareil photo. Le faisceau divisé a frappé un miroir secondaire avant d'atteindre ce capteur de mise au point automatique. Il s'agit d'une technologie très complexe qui dépend de l'efficacité mécanique de la conception de la caméra.

Technologie de mise au point automatique à détection de phase et ses dernières améliorations

Le seul inconvénient majeur du mécanisme de mise au point automatique à détection de phase traditionnel est qu'avec la caméra en mode d'affichage en direct, cela ne fonctionne pas. Les fabricants d'appareils photo devaient s'appuyer sur le mécanisme de mise au point automatique à détection de contraste plus ancien et plus lent pour verrouiller la mise au point en mode d'affichage en direct.

Les systèmes d'appareils photo reflex numériques modernes utilisent une technologie de mise au point automatique à détection de phase améliorée. La technologie utilise une conception de mise au point automatique à détection de phase sur puce intégrée à la puce du capteur principal.

Canon a été la première marque d'appareils photo à proposer cette nouvelle technologie de mise au point automatique. Ils l'ont nommé Dual Pixel Auto Focus. Aujourd'hui, la majorité des fabricants d'appareils photo utilisent la même technologie sous différentes formes. Vous pouvez trouver une technologie similaire dans les smartphones.

Réflexions finales

Le processus interne d'un appareil photo est un témoignage de l'ingéniosité de l'esprit humain. Depuis ses humbles débuts il y a environ 2000 ans, lorsque la camera obscura a été découverte pour la première fois, jusqu'à la merveille moderne qu'est un appareil photo sans miroir, la technologie a parcouru un long chemin. Et avec lui a évolué le processus de création d'images.

Cependant, ce qui n'a pas changé, ce sont les principes de base de la création d'images, les règles et les directives. C'est toujours dans l'esprit humain que l'image se forme avant qu'un appareil photo ne la capture.

L'esprit humain a constamment repoussé les limites de ce qui est possible avec un appareil photo. La nouvelle technologie a simplement facilité la capture de sa vision, mais elle n'a pas été en mesure d'éliminer les six pouces derrière elle.

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