Le capteur de nos appareils est à la photo numérique ce qu’est la pellicule à la photo argentique. On pourrait aussi l’assimiler à la pupille de nos yeux qui capte la lumière.
https://www.missnumerique.com/blog/les-capteurs-partie-2-2-comprendre-leur-technologie/
Le capteur photo est une surface photosensible composée d’un grand nombre de photosites. Ces photosites vont recevoir la lumière dont l’intensité va être « convertie » en tension électrique grâce à un effet physique très complexe : l’effet photoélectrique. Plus l’intensité lumineuse reçue par les photosites est importante, plus les photosites produiront une tension électrique importante. Histoire de photons et d’électrons : pour en savoir plus se reporter à l’article https://fr.wikipedia.org/wiki/Capteur_photographique
Pour obtenir une image en couleurs, la lumière va passer au travers de filtres dits « Bayer » : grille constituée de 50% de filtre vert, de 25% de filtre rouge et de 25% de filtre bleu afin d’imiter la physiologie de l’œil humain. Selon les constructeurs plusieurs types de filtres sont utilisés.
CCD et CMOS
Deux grandes familles de capteurs sont disponibles : les CCD et les CMOS. Les appareils réflex ou hybrides font appel à la technologie CMOS.
Chaque fabricant développe ses propres technologies pour tirer le meilleur parti de cette technologie (dual pixel, Stacked capteur CMOS empilé…).
Les capteurs CCD sont utilisés pour les appareils grand public et petit capteur.
En photographie, 2 paramètres vont avoir une importance pour le résultat final de la photo :
La taille du capteur et le nombre de pixels (photosites) sur sa surface.
La taille du capteur
La référence étalon est le format 24 x 36mm dit « Full Frame » (plein format) ou 35mm, standard repris de la photo argentique.
Au-dessus du 24×36 (35mm), on trouve des boitiers professionnels plus rares et coûteux dit « Moyen Format » (37 × 37 mm, 33,1 × 44,2 mm, 36,8 × 49,1 mm, 53,7 × 40,2 mm), souvent réservés pour la photo studio.
En dessous du 35mm, on trouve les capteurs APSC qui offrent un très bon rapport qualité, performance et prix.
Ensuite on trouve les petits formats qui équipent les APN compacts, caméras de sport, drones et pour les plus petits capteurs, les téléphones et objets divers.
Le nombre de pixels
Le nombre de pixels fait l’objet d’un argument marketing, plus marqué par les fabricants de téléphones ou appareils avec des petits capteurs photos. 2O millions de pixels sur un petit capteur ne fournissent pas les mêmes informations que sur un grand capteur qui va recevoir beaucoup plus de luminosité. Ceci est lié à la taille des photosites beaucoup plus gros sur des grands capteurs.
Sur le marché des appareils photos amateurs et professionnels, l’argument du nombre de pixels est moins mis en avant. Les contraintes liées aux exigences de qualité d’image imposent de faire les bons compromis entre définition de l’image et le bruit numérique qu’apportent le capteur haute définition. Dans ce domaine l’appareil doit-être capable de fournir de belles photos dans un environnement sombre. La montée en ISO (sensibilité du capteur), source du bruit numérique, doit être le plus acceptable possible pour fournir des images qui peuvent être agrandies sur divers supports.
Les petits capteurs soutenus par l’I.A.
Les petits capteurs qui équipent nos téléphones sont soutenus par l’Intelligence Artificiel, des algorithmes qu’offrent les processeurs de plus en plus puissants. Plus le capteur est petit, moins les photosites peuvent recevoir la lumière. On atteint la limite de la physique. L’électronique se charge d’amplifier le signal. Ce signal amplifié et ensuite traité par les processeurs. Ces algorithmes vont se charger de compenser les défauts liés au manque de luminosité, à la faible dynamique des capteurs, aux bruits numériques ou à la taille des objectifs (lentille du téléphone…). Les algorithmes vont être capable de créer des flous d’arrière-plan, d’améliorer les portraits, la colorimétrie sur les paysages ou de créer des effets comme le HDR en utilisant plusieurs copies de l’image…
Aujourd’hui le nombre de pixels ne devrait pas être un argument à mettre en avant pour des images qui seront affichées la plupart du temps sur un écran de téléphone, tablette ou écran de PC. Un écran 4K offre 8,3 millions de pixels, loin des 48 millions ou plus proposés par certains constructeurs de téléphone.
Les technologies d’I.A. sont, de plus en plus présentes dans les appareils photos réflex ou hybrides pour soutenir par exemple les autofocus : détection des visages, des yeux ou des animaux… Jusqu’où cette incursion de l’IA peut aller sur ce type de matériel, ceci est un autre débat.
 |
 |
| Photo à 108 M de pixels, capteur de téléphone
Grossissement x200 Les branchages à l’arrière sont une bouillie de pixels et les feuilles n’ont pas un aspect naturel. |
Photo à 32 M de pixels, capteur 24×36
Grossissement x300 Malgré une mise au point imparfaite, on distingue les branchages à l’arrière-plan et les feuilles ont un aspect plus naturel. |
Jusqu’où peut aller l’amélioration de la qualité des photos sur les appareils ?
Quelle sera la place que prendra l’Intelligence Artificiel dans le système photographique petits formats ou appareils photos professionnels ?
Quelle sera la marge de création dans le processus photographique ?
Pour se rassurer, il restera toujours au photographe le choix des sujets, le cadrage et sa scénographie, et la recherche de la capture de la lumière, essence même de la photo. La technologie libère et permet de se concentrer sur l’essentiel : la saisie du temps présent.