1. Définition
La photographie numérique est un procédé d’enregistrement qui produit l’image d’un sujet, au moyen de la lumière associée à un système optique et d’un capteur électronique permettant de la numériser. L’image captée par l’objectif est codée en une suite logique de 0 et 1, ce qui correspond au système de numération binaire (Figure 1). (BERNARD H, 1998)
Figure 1 : L’image captée par l’objectif est codée en une suite logique de 0 et 1, ce qui correspond au système de numération binaire.
2. Histoire et évolution
En 1970, le premier capteur CCD (Charged Coupled Device) est inventé.
Le premier appareil numérique date de 1981. Il s’agit du Mavica (Magnetic Video Camera) de Sony, un reflex doté de 279 300 pixels et enregistrant 50 images sur une mini-disquette. Avec des accessoires supplémentaires, les photographies sont visualisables sur un téléviseur, imprimables ou envoyées par le réseau téléphonique, sans aucune possibilité de retouches.
En 1990, Kodak sort les premiers appareils à vocation professionnelle.
En 1992, Logitech commercialise un appareil à destination du grand public, le Fotoman. Il permet de stocker trente deux photographies en niveau de gris sur 1Mo.
En 1994, le premier appareil photo numérique couleur (le quicktake 100) est mis sur le marché par Apple. La résolution est encore médiocre (0.3 mégapixels).
En 1995, le premier affichage LCD au dos de l’appareil apparaît chez Casio.
A partir de 1999, les résolutions supérieures à 1 mégapixels se généralisent.
Durant cette période, les appareils de type compact à destination du grand public à cause de la résolution limitée de l’image numérique ne permettant pas de forts agrandissements. Ce type d’appareils est toujours actuellement très vendu en raison de leur facilité d’utilisation et de leur faible encombrement.
En 2003, Canon commercialise le premier reflex numérique grand public (l’EOS 300D).
En 2008, Panasonic sort le premier bridge numérique à objectif interchangeable.
Figure 2 : de gauche à droite : Mavica de Sony (1981), Fotoman de Logitech (1992), Quicktake 100 d’Apple (1994) et l4EOS 300D de Canon (2003).
3. Principe de fonctionnement
La photographie numérique associe les principes de la photographie traditionnelle à ceux de l’image numérique.
D’un point de vue de la prise en main et de l'utilisation, un appareil photographique numérique est identique à un appareil classique. Il dispose d’un viseur, d’un déclencheur, d’une optique fixe ou interchangeable, d’un flash. C’est à l’intérieur que tout diffère: en lieu et place du film argentique classique, l’appareil numérique reçoit la lumière sur un capteur photographique électronique CCD (composé de cellules photosensibles) qui convertit le signal lumineux en signal électrique analogique .Ce signal électrique est ensuite soumis au convertisseur analogique/numérique qui le transforme en données numériques.(figure 3)
Le fichier image est ensuite sauvegardé dans une mémoire. Sur la plupart des appareils photographiques numériques, les images sont enregistrées sur une mémoire amovible qui se présente sous forme de disquettes ou plus généralement sous forme de cartes mémoire. Une fois enregistré, il ne reste plus qu’à transmettre le fichier image à l’ordinateur pour pouvoir l’exploiter.
Figure 3 : Principe de fonctionnement de la photographie numérique.
4. La photographie numérique en pratique :
Figure 4 : La photo numérique en pratique.
Entre la prise de vue et l’exploitation finale des photographies, le contrôle de la chaine numérique va être pris en charge par l’ordinateur. Une fois les prises de vue réalisées, les images sont transférées sur l’ordinateur. En tout premier lieu, il est nécessaire d’effectuer une sauvegarde du fichier image sur un support de stockage amovible (Zip, disque dur amovible, CD-Rom, DVD-Rom) qui servira également à l’archivage des images.
Grâce aux logiciels de retouche d’image, il est possible de retravailler ses photos de façon illimité : modifier les couleurs, le contraste, la luminosité, la texture, la matière, la netteté etc.…, mais aussi de les mettre en page, les insérer dans des documents, des publications, de concevoir des présentations ou encore diaporamas etc.… On désigne par traitement d'images numériques l'ensemble des techniques permettant de modifier une image numérique dans le but de l'améliorer ou d'en extraire des informations.
Dans le contexte de la vision artificielle, le traitement d'images se place après les étapes d'acquisition et de numérisation, assurant les transformations d'images permettant d'aller vers une interprétation des images traitées.
Le mode et les conditions d’acquisition et de numérisation des images traitées conditionnent largement les opérations qu’il faudra réaliser pour extraire de l’information (par exemple : la luminance moyenne, le contraste moyen, la couleur prédominante). En effet, de nombreux paramètres entrent en compte, les principaux étant : la résolution d’acquisition et le mode de codage utilisé lors de la numérisation (déterminant le degré de précision des éventuelles mesures de dimensions), les réglages optiques utilisés (déterminant entre autre la netteté de l’image), les conditions d’éclairage et le bruit de la chaine de transmission d’image.
L’édition peut être :
- papier : la reproduction sur papier est une des applications du numérique la plus fréquente. La qualité finale de l’image dépend essentiellement de la qualité d’impression, d’où la nécessité d’utiliser une imprimante adéquate et adaptée à ses besoins. Les imprimantes à jet d’encre couleur semblent être la solution idéale et l’utilisation de papiers spéciaux permet d’améliorer la qualité du rendu final.
- électronique : Internet permet la transmission d’informations et de documents par courrier électronique : l’informatique et Internet offrent la possibilité de transmettre n’importe quelles informations entre abonnés, ceci de façon rapide et pour un coût modique. L’insertion d’images dans un courrier électronique est facilement réalisable.
- photographique : en utilisant un imageur, il est possible d’obtenir des négatifs ou des diapositives d’après un fichier numérique.
5. Les différentes technologies
Il existe quatre types d’appareils numériques :
C’est un appareil familial par excellence, de petite taille et de faible poids équipés d’un viseur optique indépendant de l’objectif ou simplement d’un écran. Ils proposent toujours des modes automatiques. Ils permettent de répondre de façon convenable à la plupart des situations avec de multiples modes « scènes » adaptés à toutes les situations. Ce type d’appareils comporte des gadgets comme la création de films de basse qualité. Leurs performances sont correctes sans atteindre celles des bridges ou des reflex.
Ces appareils sont des appareils compacts numériques classiques de tailles très réduites et à la finition très soignée.
Ces appareils ressemblent à des reflex mais en sont différents par le type de visée et l’optique. La visée est électronique comme sur les compacts tandis que les appareils reflex possèdent une visée optique directe. L’optique, non interchangeable, est un zoom de grande amplitude (au moins 10x). Destinés à un public plus large que les reflex, les bridges offrent des fonctions vidéo et une prise en main simplifiée. Les caractéristiques techniques toujours en hausse les positionnent comme d’excellents produits au niveau rapport qualité/prix. .
Un appareil de type reflex se définit tout d’abord par son type de visée : la scène est perçue directement à travers le système optique et un jeu de miroirs inclinés. Ce type de visée permet de couvrir la quasi-totalité de l’image. Les couleurs sont parfaites et la profondeur du champ apparait sur la photo. L’écran LCD sert uniquement à visionner les photos prises. Les optiques de ce type d’appareil sont interchangeables. Le reflex est utilisable toujours en mode totalement manuel et permet un contrôle total des photos prises.
Le type d’appareil numérique choisi par un utilisateur doit correspondre le mieux à ses besoins (figure 5).
Figure 5 : Les principaux points forts des compacts, bridges et reflex. Ce tableau très synthétique ne tient pas compte des nombreux cas particuliers. (D’après BAUDRY A., 2008)
Le prix moyen d’un appareil photo numérique est de 229 euros ttc. Pour les compacts le prix moyen se situe à 170 euros, et pour les reflex à 740 euros. Ce prix moyen est en baisse par rapport aux années précédentes (baisse de 7% par rapport à 2007). (ALESSI F., 2008.)
6. Comment bien choisir son appareil numérique ?
La qualité d’un appareil photo numérique ne dépend pas uniquement du nombre de mégapixels du capteur. Différents critères de sélection, tout aussi important, entrent en compte lors du choix d’un appareil :
Ø
Premier élément déterminant dans le choix d’un appareil photo numérique, le nombre de pixels du capteur. On parle souvent de résolution, mais le terme exact est définition. Cela correspond aux dimensions maximales de l’image. Ainsi, la valeur constatée sur les appareils de trois millions de pixels s’élève à 2048x1536, contre 2592x1944 pour un modèle à cinq millions de pixels et de 3264x2448 sur les huit mégapixels, etc.
Il ne faut pas confondre nombre de pixels et qualité d’image. Une photo numérique est le fruit d’une alchimie complexe touchant, au capteur mais aussi à l'optique, aux algorithmes de traitement des couleurs, à la qualité de la compression... Bref, un appareil doté d'un capteur de 8 millions de pixels ne produira pas forcément de meilleures photos qu'un 5 millions de pixels.
Pour réaliser des images destinées à Internet (site Web ou e-mail), une résolution VGA (640x480 soit 307200 pixels) peut s’avérer suffisante. Contrairement, un huit millions de pixels autorise le tirage de posters de 50x75 cm.
Ø
Chaque appareil photo numérique est compatible avec un type de carte mémoire (Compact Flash, SD Card, Memory Stick et xD-Card sont les plus courants). Seuls quelques boîtiers sont capables d’en lire plusieurs sortes. Par ailleurs, certains modèles d’entrée de gamme disposent d’une mémoire interne et d’un logement pour accueillir une de ces cartes. Leur capacité de stockage est généralement tellement faible que, dans tous les cas de figure, l'acquisition d’une carte supplémentaire s’impose. Il en va souvent de même avec les cartes fournies avec les appareils plus haut de gamme, dont les capacités sont faibles.
Lors de l’achat de carte mémoire supplémentaire, il vaut mieux en acheter deux plutôt qu’une (deux 256 Mo plutôt qu’une de 512 Mo), permettant de gagner en liberté à l’usage. Avec un 3 mégapixels (MP), 128 Mo constituera un espace confortable. Un modèle à 5 millions réclamera 256 voire 512 Mo. Avec la généralisation des modèles à 8 et 10 MP, 512 Mo est un minimum et 1 Go devient confortable.
Un autre point est à considérer par les utilisateurs disposant d'autres produits nomades fonctionnant avec des cartes mémoire (même s'il ne s'agit pas de baser l'achat sur ce seul critère) : il est judicieux de choisir des appareils partageant le même type de cartes afin d’éviter la multiplication des cartes et de pouvoir les échanger.
Ø Formats d’image :
Trois grandes variétés de formats d’image cohabitent : le Raw, le Tiff et le JPeg. Présent dans les appareils haut de gamme, le Raw est un format propriétaire (chaque marque dispose du sien) non compressé qui restitue l’image brute prise par le capteur avant un quelconque traitement logiciel par l’appareil. Il ne fournit pas obligatoirement une image de meilleure qualité mais, à tout point de vue, beaucoup plus neutre. Son utilisation implique l’installation du logiciel du constructeur afin de pouvoir visionner les images sur un PC. Peu à peu les logiciels comme Photoshop les prennent en compte automatiquement. Les mises à jour sont souvent nombreuses.
Plus répandu, le Tiff, également un format non destructif. La contrepartie est le poids des photos. Une image de 3 millions de pixels pèse 9 Mo quand une de 5 millions atteint 15 Mo. De quoi remplir rapidement une carte et ralentir le fonctionnement du boîtier. Mais ce format tend à disparaître au profit du JPEG. Il s'agit format de compression disponible en deux ou trois niveaux sur l'intégralité des appareils, il offre évidemment l’avantage de réduire le poids des images. Il vaut mieux ne pas abuser du niveau de compression le plus élevé (souvent dénommé standard) car la qualité des tirages papier risque d’en pâtir.
L'optique est l’un des éléments les plus déterminants d'un appareil photo. Au-delà de sa qualité intrinsèque, deux grands types d’objectifs coexistent: la focale fixe et le zoom. En photo traditionnelle, l’objectif à focale fixe est synonyme de qualité. En numérique, la focale fixe est généralement présente dans les appareils d’entrée de gamme, l’absence de zoom faisant baisser le coût de fabrication.
La principale donnée à prendre en compte est l’amplitude notée 2x, 3x 10x etc. et qui s'accompagne de son équivalent 24x36 en référence à la photo traditionnelle. Ainsi, un zoom 3x correspond généralement à un 35-105 mm en argentique, un 10x équivalant pour sa part à un 28-200 mm ou même à un 35-350 mm. Sans trop entrer dans les détails, 50 mm est considéré comme la transcription de la vision humaine. À partir de 35 mm et en dessous, on parle de grand-angle, ce qui permet d’embrasser une plus large vision, utile, par exemple, dans la prise de vues de paysages ou pour des photos de soirée alors que l’on manque cruellement de recul. Au contraire, au-delà de 100 mm, on parle de téléobjectif (ce qui est loin apparaît rapproché). Le téléobjectif a un autre intérêt: pour réaliser des photos de portraits non déformés, il faut user de ces valeurs hautes.
Enfin, il faut se méfier de la notion de zoom numérique. Le zoom numérique n’agit que comme un simple outil de recadrage dans l’image prise, via l’objectif. Il ne permet de gagner aucune information et n’importe quel logiciel de retouche donnera un résultat similaire.
Parmi les différences les plus visibles entre un appareil photo numérique et un modèle traditionnel figurent l'écran LCD. Son usage est particulièrement apprécié des possesseurs de boîtiers numériques. Et ils ont bien raison car le viseur, bien souvent ridiculement petit, n’offre qu’une vision déformée de ce que l’appareil va vraiment capturer en termes de cadrage.
Trois éléments permettent de choisir l’écran : ses dimensions généralement exprimées en pouces (1 pouce = 2,54 cm), sa définition énoncée en pixels et sa rémanence qu’il faut constater à l’œil. Au-delà de la seule taille, c’est le ratio dimensions/définition, qu’il importe de prendre en compte. Car plus la définition est élevée, plus l’écran se montrera précis. De même, dans un magasin, l’idéal est d’essayer l’écran sous un spot afin de vérifier sa visibilité en pleine lumière. Pour la rémanence, il s’agit de vérifier que l’affichage se fait rapidement et permet de suivre un sujet en mouvement sans trop de difficulté.
L’autonomie des boîtiers est en constante amélioration, du fait d’une consommation des composants revue à la baisse. Cela n’empêche pas certains constructeurs de commercialiser leurs appareils avec de simples piles, généralement au format AA. L’achat d’un chargeur et d’un jeu de batteries NiMH s’impose.
Dans le même temps, les batteries Lithium-Ion, aux dimensions variables, ont tendance à se généraliser. Grand avantage, elles durent plus longtemps et leur efficacité est largement supérieure. Les gros consommateurs ont intérêt de prévoir d’acheter un autre jeu de piles NiMH ou une batterie Li-Ion supplémentaire, mais cette dernière est généralement vendue au prix fort. L’intensité de la batterie, exprimée en mAh est également un facteur important. Plus le chiffre est élevé, plus longue est la charge. Pour des batteries NiMH, 1800 mAh semble un minimum.
Ø Le déclenchement :
Le temps de latence, l’écart temporel entre le déclenchement et la prise effective de la photo par l’appareil, est également un paramètre à prendre en compte. Si le contenu des images est essentiellement immobile (objets fixes, paysages, portraits…) celui si n’a pas vraiment d’importance. Il faut uniquement faire attention à ne pas bouger jusqu'à la prise de la photo. Si à l’inverse, les sujets sont en mouvement. Le temps de latence devient crucial. Il n’est pas rare de se retrouver avec la queue du chien alors que la tête était visée. Ce paramètre est en constante progression. Le seul moyen de l’évaluer est de tester l’appareil.
Bibliographie
ALESSI F.,Marché de la photo numérique : « le vrai danger vient de la baisse des prix », www.distributique.com, 17/09/2008.
BAUDRY A., Comment choisir son appareil photo numérique ?, www.clubic.com, juillet 2008.
BELLONE R., La photographie, Que sais-je ?, n°174, 1996, p7-22.
BERNARD H., Dictionnaire de la photo numérique, Editions VM, 1998, 190p.
HEMON J., DELAVEAU B., La photo numérique c'est facile, Guide pratique Marabout, 1998, 71p.
VIOSSAT S., Les critères pour bien choisir son appareil photo numérique, Micro hebdo, juin 2005.
http://fr.wikipedia.org, Photographie numérique, novembre 2008.
http://www.futura-sciences.com , La photo numérique : du capteur à l’image, novembre 2008.
http://www.linternaute.com , Photo numérique, novembre 2008.
Connaître le passé pour mieux comprendre le présent et imaginer l’avenir. Une équipe internationale propose d’étudier les climats anciens à partir de la taille et de la corpulence des serpents. En étudiant un fossile de géant (13 mètres de long pour une tonne) datant d’environ 59 millions d’années, elle dessine une nouvelle vision du climat tropical de l’époque (1). La région aurait alors connu des températures nettement plus chaudes que ce qu’on pensait jusqu’à présent.
