Effet Narcisse et Gain : caméras infrarouges et reflex numériques

Les systèmes optiques infrarouges (IR) et les appareils reflex numériques mono-objectif (DSLR) utilisent tous deux la lumière pour créer des images. Les systèmes infrarouges capturent des images en utilisant l'énergie électromagnétique rayonnée dans les bandes passantes infrarouges, qui ne sont pas visibles à l'œil humain, tandis que les appareils DSLR capturent des images dans les bandes passantes de la lumière visible. L'effet Narcisse est un problème qui doit être contrôlé dans les systèmes IR. Le gain en photographie DSLR n'est pas un problème, mais doit aussi être contrôlé. Le contrôle des deux effets influence la qualité des images produites.

Infrarouge et effet Narcisse

Lors de l'enregistrement d'une image avec une caméra infrarouge, les réflexions parasites et les variations de température peuvent causer des distorsions dans l'image. Une réflexion provenant d'une fenêtre, d'une surface de lentille interne ou d'un autre objet réfléchissant peut entraîner la détection et l'enregistrement par la caméra de sa propre image. Le résultat est soit une tache sombre (froide) soit une tache claire (chaude) sur l'image, selon la façon dont la caméra détecte la température de l'objet qu'elle capture. L'effet Narcisse peut être éliminé en changeant l'angle de vue pour qu'il n'y ait pas de réflexion parasite, en utilisant des revêtements antireflets sur les éléments optiques et en s'assurant que toute surface réfléchissante interne est hors de mise au point et non détectée par la caméra.

Capteurs DSLR

Pour expliquer le concept de gain dans un appareil DSLR, les bases du système DSLR doivent être comprises. Les appareils DSLR utilisent des capteurs en silicium pour échantillonner la lumière dirigée vers eux à travers un objectif. Un capteur couramment utilisé est un dispositif à transfert de charge (CCD). Un capteur CCD est une grille d'éléments d'image, communément appelés pixels. Un capteur DSLR a des millions de pixels.

Formation et stockage des électrons

Lorsque l'obturateur dans l'objectif d'un appareil DSLR s'ouvre, la lumière, sous forme de photons, entre et contacte le capteur CCD. Ces photons sont absorbés par la grille de pixels en silicium et libérés, par l'effet photoélectrique, sous forme d'électrons, qui sont stockés dans ce qu'on appelle un « puits de potentiel ». Le puits a une capacité, au-delà de laquelle il ne peut plus se remplir, connue sous le nom de « capacité de plein puits ». La « plage dynamique » du capteur est déterminée par la taille de sa capacité de plein puits et affecte la quantité de détails que l'appareil peut capturer.

Conversion des électrons en tension

Une fois l'exposition terminée, les électrons dans le puits sont convertis en une petite tension analogique. Cette tension doit être amplifiée pour devenir assez forte pour l'étape suivante, qui est la conversion par un convertisseur analogique-numérique (A/N). Le convertisseur A/N change les données analogiques en une série de nombres binaires.

Gain et ISO

Le convertisseur A/N génère des « unités analogique-numérique » (ADU), aussi appelées « nombres numériques » (DN). Le « gain » du système est le rapport entre les électrons par pixel et le nombre d'ADU par pixel. Cela a une incidence sur la sensibilité à la lumière, ou l'indice ISO, d'une exposition. Lorsque le réglage ISO sur un appareil DSLR est changé, il change le gain. À mesure que le réglage ISO augmente, le gain augmente et le nombre d'électrons convertis en ADU diminue. Moins de la capacité de plein puits du capteur est utilisée, diminuant ainsi la plage dynamique et la quantité de détails enregistrés dans l'image résultante. La relation entre ISO et gain n'est pas standardisée ; chaque fabricant d'appareils utilise ses propres réglages de gain.