Bases des pixels des appareils photo numériques
L'avancée continue de la technologie des appareils numériques peut dérouter car de nouveaux termes apparaissent constamment. Ce tutoriel vise à clarifier la confusion autour des pixels numériques — particulièrement pour ceux qui envisagent ou viennent d'acheter leur premier appareil. Sont abordés : taille du capteur, mégapixels, tramage (dithering) et taille de tirage.
LE PIXEL : UNITÉ FONDAMENTALE DES IMAGES NUMÉRIQUES
Toute image numérique consiste en un descripteur fondamental à petite échelle : LE PIXEL, né de la contraction de « PICture ELement » (élément d'image). Tout comme le pointillisme utilise une série de touches de peinture, des millions de pixels combinés créent une image détaillée et apparemment continue.
| Choisir la vue : | Pointillisme (touches de peinture) | Pixels |
Chaque pixel contient une série de nombres décrivant sa couleur ou son intensité. La précision avec laquelle un pixel peut spécifier une couleur s'appelle sa profondeur de bits ou profondeur de couleur. Plus une image contient de pixels, plus elle a la capacité de décrire du détail (bien que plus de pixels seuls ne garantissent pas plus de détail ; plus loin).
TAILLE DE TIRAGE : PIXELS PAR POUCES vs POINTS PAR POUCES
Puisqu'un pixel n'est qu'une unité d'information, il est inutile pour décrire des tirages réels — sauf si on spécifie aussi leur taille. Les termes pixels par pouce (PPP / PPI) et points par pouce (PPP / DPI) ont été introduits pour relier cette unité théorique à la résolution visuelle réelle. Ces termes sont souvent confondus à tort — induisant l'utilisateur en erreur sur la résolution maximale d'impression (surtout avec les imprimantes à jet d'encre).
« Pixels par pouce » (PPI) est le plus direct. Il décrit simplement : combien de pixels une image contient par pouce de distance (horizontal ou vertical). Le PPI est universel car il décrit la résolution indépendamment du périphérique.
« Points par pouce » (DPI) semble simple au premier abord, mais la complication vient du fait que plusieurs points sont souvent nécessaires pour créer un seul pixel — et cela varie selon le périphérique. En d'autres termes, un DPI donné ne mène pas toujours à la même résolution. L'utilisation de plusieurs points pour créer chaque pixel s'appelle le « tramage » (dithering).
Les imprimantes trament pour créer l'apparence de plus de couleurs qu'elles n'en ont. Mais cette astuce coûte en résolution, car le tramage requiert que chaque pixel soit créé à partir d'un motif encore plus fin de points. Par conséquent, les images nécessiteront plus de DPI que de PPI pour représenter le même niveau de détail.
Dans l'exemple ci-dessus, notez comme la version tramée crée l'apparence de 128 couleurs de pixels — alors qu'elle a bien moins de couleurs de points (seulement 24). Ce résultat n'est possible que parce que chaque point de l'image tramée est bien plus petit que les pixels.
Le standard pour les tirages en labo photo est d'environ 300 PPI, mais les imprimantes jet d'encre nécessitent plusieurs fois ce nombre en DPI (selon le nombre d'encres) pour une qualité photo. La résolution requise dépend aussi de l'application ; magazines et journaux peuvent se contenter de bien moins de 300 PPI.
Cependant, plus vous essayez d'agrandir une image, plus son PPI baisse…
MÉGAPIXELS ET TAILLE DE TIRAGE MAXIMALE
Un « mégapixel » est simplement un million de pixels. Si vous exigez une certaine résolution de détail (PPI), il y a une taille de tirage maximale pour un nombre donné de mégapixels. Le tableau suivant donne les tailles maximales pour plusieurs mégapixels courants.
| # Mégapixels | Taille max format 3:2 | |
|---|---|---|
| à 300 PPI : | à 200 PPI : | |
| 2 | 5,8" x 3,8" | 8,7" x 5,8" |
| 3 | 7,1" x 4,7" | 10,6" x 7,1" |
| 4 | 8,2" x 5,4" | 12,2" x 8,2" |
| 5 | 9,1" x 6,1" | 13,7" x 9,1" |
| 6 | 10,0" x 6,7" | 15,0" x 10,0" |
| 8 | 11,5" x 7,7" | 17,3" x 11,5" |
| 12 | 14,1" x 9,4" | 21,2" x 14,1" |
| 16 | 16,3" x 10,9" | 24,5" x 16,3" |
| 22 | 19,1" x 12,8" | 28,7" x 19,1" |
Un 2 mégapixels ne fait même pas un tirage 10x15 cm standard à 300 PPI, alors qu'il faut 16 mégapixels pour un 40x25 cm. Ne désespérez pas ! Beaucoup seront satisfaits de la netteté à 200 PPI, voire moins si la distance de visionnage est grande (voir « Agrandissement photo numérique »). Par exemple, la plupart des affiches murales sont tirées à moins de 200 PPI, car on ne les inspecte pas à 15 cm.
RAPPORT D'ASPECT APPAREIL ET IMAGE
Les calculs ci-dessus supposaient un rapport d'aspect (ratio plus grande / plus petite dimension) standard 3:2 du 35 mm. En fait, la plupart des compacts, écrans et TV ont du 4:3, la plupart des reflex numériques du 3:2. D'autres existent : certains matériels haut de gamme utilisent du 1:1 carré, les DVD du 16:9 allongé.
Si votre appareil est en 4:3 mais vous voulez un tirage 10x15 cm (3:2), une partie de vos mégapixels sera gaspillée (11 %). À considérer si le ratio de votre appareil diffère du format de tirage souhaité.
Les pixels eux-mêmes peuvent avoir leur propre rapport d'aspect, bien que moins courant. Certains standards vidéo et anciens Nikon ont des pixels aux dimensions déformées.
TAILLE DU CAPTEUR : TOUS LES PIXELS NE SONT PAS ÉGAUX
Même avec le même nombre de pixels, deux appareils n'ont pas nécessairement des pixels de même taille. Le facteur principal distinguant un reflex numérique cher d'un compact est que le premier a une surface de capteur bien plus grande. Donc, à nombre de pixels égal, chaque pixel du reflex sera bien plus grand.
Pourquoi la taille des pixels importe-t-elle ? Un pixel plus grand a une surface de collecte de lumière plus grande, donc le signal lumineux est plus fort sur un intervalle donné.
Cela se traduit généralement par un meilleur rapport signal/bruit (SNR), donnant une image plus lisse et plus détaillée. De plus, la plage dynamique (gamme clair/obscur capturables sans boucher les noirs ou cramer les hautes lumières) augmente aussi avec des pixels plus grands. Car chaque puit de pixel peut contenir plus de photons avant de saturer (devenir blanc pur).
Le diagramme ci-dessous illustre les tailles relatives de plusieurs capteurs standards actuels. La plupart des reflex ont un facteur de recadrage 1,5x ou 1,6x (vs 35 mm), quelques modèles haut de gamme ont un capteur de même surface que le 35 mm. Les tailles en pouces ne reflètent pas la diagonale réelle, mais le diamètre approximatif du « cercle image » (pas entièrement utilisé). Ce chiffre figure dans les specs de la plupart des compacts.
Pourquoi ne pas utiliser le plus grand capteur possible ? Principal inconvénient : bien plus chers, pas toujours avantageux.
D'autres facteurs dépassent ce tutoriel, mais on peut lire sur : grands capteurs exigent des ouvertures plus petites pour même profondeur de champ, mais sont moins sensibles à la diffraction à ouverture donnée.
Est-ce mauvais d'entasser plus de pixels dans la même surface de capteur ? Cela produit généralement plus de bruit, mais seulement vu à 100 % sur écran. En tirage réel, le bruit du modèle à plus hauts mégapixels sera bien plus finement espacé — même s'il paraît plus bruité à l'écran (voir « Bruit d'image : fréquence et magnitude »). Cet avantage compense généralement l'augmentation de bruit en passant à un modèle plus dense (avec quelques exceptions).
