PHOTOGRAPHIE Procédés de prise de vue numérique

Traitement du signal numérique

Photographie numérique : architecture d'un DSP (digital signal processor) - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie numérique : architecture d'un DSP (digital signal processor)
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Après l'amplification des signaux puis la conversion analogique-numérique, les circuits électroniques et les logiciels embarqués sur l'appareil numérique vont permettre de reconstituer l'image originale, de manière automatique et complètement transparente, grâce à de multiples opérations. Ces dernières sont assurées soit par le microprocesseur central, soit par une structure spécifique, le DSP (digital signal processor ), dans le cas des appareils de moyenne et haute gammes.

Le dématriçage et l'interpolation

Photographie numérique : principe du dématriçage et de l'interpolation - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie numérique : principe du dématriçage et de l'interpolation
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Tout appareil numérique équipé d'un capteur matriciel avec filtre de Bayer possède un logiciel de dématriçage qui permet de recomposer les pixels manquants sur les trois couches couleurs RVB à partir des informations envoyées par le capteur. Pour cela, il fait appel à l'interpolation . Le filtre de Bayer comporte deux fois plus de photosites verts pour compenser la sensibilité de l'œil et, bien sûr, favoriser celle du capteur. L'information d'un pixel couleur peut être reconstituée à partir non pas de trois mais de quatre photosites (RVBV). L'algorithme de ce logiciel de dématriçage est très complexe et constitue l'un des facteurs les plus importants de la numérisation. Une mauvaise programmation du fabricant entraîne l'apparition de défauts : artéfacts, moirage, altération de l'image.

Photographie numérique : rôle du filtre passe-bas - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie numérique : rôle du filtre passe-bas
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Lors de la capture du sujet, un grand écart de contraste à la limite des hautes et des basses lumières peut également produire des artéfacts lors du dématriçage. Ces bruits numériques provoquent des points ou des franges colorés, du moirage à l'affichage sur les écrans et au tirage . Ce problème peut être corrigé grâce à l'utilisation d'un filtre passe-bas, placé derrière l'objectif, qui supprime les fréquences de lumière supérieures à une fréquence choisie. Ce filtre adoucit l'image et élimine ces bruits : les artéfacts colorés disparaissent et le moirage se réduit . Ces défauts peuvent aussi être liés à la très grande définition des objectifs utilisés sur les appareils reflex numériques à objectifs interchangeables du type DCS (digital camera system), définition supérieure à celle des capteurs matriciels. Généralement ces problèmes sont corrigés par les fabricants de ces différents appareils.

Comme le capteur ne dispose que des données partielles sur les fichiers R, V et B, l'algorithme de dématriçage fait appel à l'interpolation pour calculer les informations manquantes sur chacun des trois fichiers afin d'associer les informations R, V et B à chaque pixel couleur de l'image finale. L'interpolation permet de remplacer les pixels défectueux mais également d'augmenter le nombre de pixels pour éviter les effets de crénelage ou d'escalier et la perception visuelle des pixels (pixellisation) de l'image. L'interpolation corrige ces problèmes mais n'ajoute aucun détail à l'image. Toutefois, les zones nettes sont légèrement estompées et lissées du fait de l'homogénéisation des nuances avec des contrastes moins marqués. Les constructeurs, grâce à ce procédé d'interpolation, peuvent annoncer un nombre de pixels identique à celui des photosites présents sur le capteur puisque les couleurs manquantes sont reconstituées.

Photographie numérique : types d'interpolation - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie numérique : types d'interpolation
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La méthode d'interpolation la plus simple consiste au doublage systématique des pixels par colonne . Une deuxième méthode consiste à pratiquer une interpolation linéaire (pondération) sur les pixels adjacents horizontaux . Une troisième méthode, moins rapide, dite bi-linéaire, consiste à pratiquer l'interpolation sur les deux pixels horizontaux et les deux pixels verticaux adjacents . La dernière méthode, la plus complexe et la plus pratiquée sur les appareils de haute gamme munis d'un processeur très rapide, est l'interpolation bi-cubique[...]

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Écrit par

André CHABANETTE : enseignant à l'École nationale supérieure Louis-Lumière, spécialiste des systèmes et produits numériques et argentiques

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Pour citer cet article

André CHABANETTE. PHOTOGRAPHIE - Procédés de prise de vue numérique [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

CHABANETTE, A.. PHOTOGRAPHIE - Procédés de prise de vue numérique. Encyclopædia Universalis. (consulté le )

CHABANETTE, André. « PHOTOGRAPHIE - Procédés de prise de vue numérique ». Encyclopædia Universalis. Consulté le .

CHABANETTE, André. « PHOTOGRAPHIE - Procédés de prise de vue numérique ». Encyclopædia Universalis [en ligne], (consulté le )

Médias

Photographie : procédés argentique et numérique - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie : procédés argentique et numérique

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Photographie numérique : rôle des photosites d'un capteur - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie numérique : rôle des photosites d'un capteur

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Photographie numérique : fonctionnement d'un capteur CCD avec fonction d'obturation - crédits : Encyclopædia Universalis France — Photographie numérique : fonctionnement d'un capteur CCD avec fonction d'obturation

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