Comment fonctionne un appareil photo numérique ?

Fin des années 1820, l'inventeur français Nicéphore Niépce crée le premier appareil capable d'enregistrer une image permanente. Ses premiers appareils étaient difficiles, images nécessitant des heures de développement dans une solution saline. Les appareils ont évolué en complexité et facilité tout au long des 19e et 20e siècles. Pourtant, même les plus avancés nécessitaient un développement par immersion liquide. En décembre 1975, Steve Sasson et Kodak développent le premier appareil numérique capturant des images stockées sur cassette magnétique. L'utilisateur pouvait transférer sur d'autres supports ou imprimer sur certaines imprimantes. Le chemin parcouru depuis 1975 est immense. Pourtant, le concept de base reste le même.

Les bases

Le film traditionnel capture une image via un système œil/obturateur. En appuyant sur le déclencheur, l'obturateur s'ouvre, laisse passer la lumière de l'image à travers l'objectif vers l'œil, puis se referme vite. Un processus chimique imprime l'image envoyée par l'objectif sur le film ou papier photo au fond/arrière du boîtier. De même, un appareil numérique utilise aussi un obturateur et un « œil » pour capturer la lumière. Mais au lieu d'un processus chimique sur négatif, il capture l'image numériquement. Les données représentant l'image sont stockées en bits/octets, interprétables par d'autres ordinateurs/appareils numériques. La plupart stockent sur cartes mémoire flash ou clés USB, quelques modèles sur disques durs type portable.

Capteurs CCD et CMOS

Pour capturer la lumière en format numérique, un capteur spécial est utilisé : généralement CCD (charge-coupled device) ou CMOS (complementary metal-oxide semiconductor). Les deux sont courants dans des milliers de modèles et offrent d'excellents supports pour images numériques. CCD et CMOS ont taille ~ongle, en silicium. Leur surface contient des millions de micro-diodes, chacune capturant un pixel de l'image quand l'obturateur s'ouvre/ferme. Généralement, plus de diodes = meilleure qualité. Les « mégapixels » dans les specs font référence au nombre de ces capteurs sur la surface CCD/CMOS. Plus de mégapixels = généralement plus haute résolution (images plus nettes).

Conversion couleur

Les premiers appareils ne capturaient qu'en noir et blanc. La couleur nécessitait un coloriage manuel après développement. En 1860, James Clerk découvrit comment convertir noir/blanc en couleur avec filtres rouge, bleu, vert. Simplement : l'appareil crée trois images (une par filtre) et les aligne pour une image couleur complète. Les appareils modernes utilisent un processus sophistiqué d'interpolation pour filtrer RVB et les combiner quand l'obturateur laisse passer l'image vers le capteur. Toutes les couleurs visibles contiennent un mélange de RVB (même noir/blanc). Le capteur CCD/CMOS fournit toute l'information RVB nécessaire au processeur pour interpréter les couleurs de la scène.

L'ordinateur à l'intérieur

À chaque photo, des millions d'opérations se produisent très vite dans l'appareil. Pour capturer, interpoler, compresser, filtrer, stocker, prévisualiser, il utilise un minuscule ordinateur embarqué. En certains aspects, similaire à celui sur lequel vous lisez ceci : processeur, mémoire, stockage. Mais contrairement à un portable/fixe, l'ordinateur de l'appareil tient généralement sur une seule puce. Capturer/interpoler demanderait une grosse puissance sur un PC avec logiciels, mais les fabricants utilisent des puces mono-puce peu coûteuses et petites car elles ne font qu'un nombre très limité de fonctions et opérations mathématiques avancées. Appareils à puce simple font bien la photo de base. Modèles avancés ont puces plus grosses/performantes permettant retouche basique sur l'appareil (yeux rouges, amélioration, bordures, défloutage) avant transfert sur PC.