Fonctionnement d’un appareil photo, l’explication ultra complète

La photographie est une des invention majeur dans l’Histoire ; elle a transformé la façon dont nous concevons le monde. Par exemple, nous pouvons voir toutes sortes de choses qui se trouvent à des années lumières de nous, ou encore la photo nous permet d’immortaliser des moments de la vie.

Imaginons que vous souhaitez prendre une photo et l’envoyer par e-mail à un(e) ami(e) (ou votre maman). Vous devez représenter la photo dans le langage reconnu par les ordinateurs : les bits et les octets.

Et c’est finalement ce qu’est une photo numérique : une longue chaîne de 1 et de 0 représentant tous les minuscules pixels qui la constituent.

Pour obtenir une photo numérique, vous deux possibilités :

1. Prendre une photo à l’aide d’un appareil argentique, traiter chimiquement le film, l’imprimer sur du papier photographique, puis utiliser un scanner numérique pour échantillonner l’impression (=enregistrer le motif de la lumière sous la forme d’une série de valeurs de pixels).
2. Vous pouvez aussi échantillonner directement la lumière originale qui rebondit sur votre sujet, en décomposant immédiatement ce motif lumineux en une série de valeurs de pixels. C’est-à-dire : utiliser un appareil photo numérique.

Dans cet article on va donc voir comment fonctionne un appareil photo numérique (et un peu argentique) : on va commencer par la lumière en passant par l’objectif, le capteur, l’exposition jusqu’à la sortie de la photo. Bref on va tout voir !

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Comment fonctionne un appareil photo

À l’exception des tout premiers appareils photo à sténopé (qui n’ont pas de verre), les deux principaux éléments des appareils photo sont : l’objectif et le matériaux sensible à la lumière. Voilà comment fonctionne un appareil photo :

(Avant la prise de vue le photographe peut se concentrer sur la composition et/ou la pose du sujet.)

1. La lumière arrive sur le sujet, une partie de cette lumière réfléchie sur la surface du sujet ;
2. cette lumière réfléchie puis pénètre dans l’objectif de l’appareil photo ;
3. le photographe regarde son viseur et règle son appareil photo pour exposer correctement (et mettre une intention artistique) ;
4. le photographe déclenche la prise de vue ;
5. l’obturateur laisse passer la lumière qui arrive sur la surface d’un support sensible à la lumière (un film dans le cas d’un appareil photo argentique ou un capteur numérique dans le cas d’appareil photo numérique) ;
6. le capteur détecte les différentes couleurs et intensités lumineuses qu’il convertit en signal électrique puis numérique pour créer la photo finale ;
7. la photo est temporairement stockées dans la mémoire tampon, puis finit finalement sur le support de stockage final (souvent une carte mélire SD amovible).

Après la prise de vue, le photographe peut post-traiter pour façonner la photo à son goût.

Ce processus de base est resté le même depuis l’invention de la photographie, mais certains détails ont changé avec le temps comme le matériaux photosensible notamment.

Dans les grandes lignes, c’est comme ça qu’un appareil photo fonctionne, dans la suite de l’article on va voir plus en détail chaque étape.

1-La lumière

La lumière est un élément central de la photographie, c’est ce que nous utilisons pour créer nos clichés. En fait, la photographie n’existerait pas sans notre compréhension de la lumière. Ainsi, pour comprendre le fonctionnement d’un appareil photo, il faut comprendre (un peu) comment fonctionne la lumière.

La lumière se déplace en ligne droite, elle ne prend pas de virage (du moins en pratique pour nous, photographes). Quand la lumière atteint une surface, elle est réfléchie et/ou absorbée (généralement un peu des 2 dans diverses proportion en fonction de la nature de la surface atteinte).

Pour nos yeux et nos appareils photo, la lumière est une onde, elle possède à peu près les mêmes propriétés que le son, elle varie en :

• longueur d’onde ;
• fréquence ;
• amplitude.

Mais elle diffère du son par son niveau d’énergie.

Maintenant, imaginez que vous vous trouviez au milieu d’une pièce sans fenêtre, ni porte, ni lumière (comme un studio sur Paris).

Que voyez-vous ? Rien, car il n’y a pas de lumière.

Imaginez maintenant que vous dégainez une lampe de poche et que vous l’allumez en direction d’un coussin. La lumière de la lampe de poche se déplace en ligne droite. Lorsque le faisceau lumineux atteint le coussin, la lumière rebondit dessus et pénètre dans vos yeux, ce qui vous permet de voir ce coussin.

Toute lumière se comporte comme la lampe de poche : elle se déplace en ligne droite. La lumière rebondit plus ou moins sur tous les éléments qui nous entourent, ce qui nous permet de les voir et de les photographier.

Lorsque la lumière rebondit sur un objet, elle continue à se déplacer en ligne droite, mais elle rebondit avec le même angle qu’à l’arrivée. Cela signifie que les rayons lumineux rebondissent partout dans toutes sortes de directions différentes.

La tâche du photographe est de capturer la lumière, c’est ce qu’on appelle l’exposition.

D’ailleurs, le terme « photographie » nous indique que la lumière est le matériaux de base de la photographie. Sir John Herschel, astronome du XIXème siècle et l’un des premiers photographes, a inventé ce terme en 1839. Il s’agit d’une combinaison de deux mots grecs : photos, qui signifie lumière, et graphein, qui signifie écriture (ou dessin). Donc photographie signifie littéralement dessiner avec la lumière.

Le terme « appareil photo » vient de « camera obscura », qui signifie « chambre noire » en latin. La camera obscura a été inventée des centaines d’années avant la photographie (j’en parle en toute fin d’article).

Voir mon article ultra complet sur la lumière.

2-Objectif

Principe de l’objectif

Les premiers appareil photos ne captait pas beaucoup de lumière, il fallait huit heures pour prendre une seule photo. De plus, l’image était assez floue.

Alors, comment pouvons-nous aujourd’hui prendre des photos nettes en une fraction de seconde ?

Grâce à l’objectif. L’objectif est le premier point de rencontre entre la lumière et l’appareil photo.

Dans sa forme la plus simple, un objectif n’est qu’un morceau de verre ou de plastique incurvé.

Comme on l’a vu, la lumière rebondit sur les objets, et tous les rayons venant d’un même foyer objet peut partir dans tous les sens.

Dans le schéma ci-dessous j’ai positionné 3 foyers objet : orange « H », vert « G » et rouge « F » (mais on peut en imaginer une infinité sur l’objet). On voit bien que les rayons venant de chacun de ces foyers peuvent partir dans tous les sens (on peut là aussi imaginer une infinité de rayons partants dans tous les sens, je n’en ai représenté que 2 ou 3 par foyer).

Grâce à différentes formules optiques l’objectif prend tous les rayons lumineux et utilise du verre pour les rediriger, et les concentrer vers un point unique (le foyer image), c’est la focalisation. La focalisation, avec une mise au point adéquate sur le support d’enregistrement (ici un capteur); permet de créer une image nette qui ressemble exactement à la scène qui se trouve devant l’objectif.

Dans le schéma j’ai simplifié l’objectif à une lentille convergente. On voit bien les foyers image orange « H ‘ », vert « G ‘» et rouge « F’ » qui concentrent les rayons provenant des foyers objets et forment l’image à l’envers de l’objet.

La qualité du verre, la façon dont il est disposé et la quantité de lentilles à l’intérieur de l’objectif peuvent avoir un impact sur les aberrations optiques dégradant plus ou moins la qualité de l’image finale. C’est l’une des raisons pour lesquelles certains objectifs sont plus chers que d’autres.

Comment fonctionne la focalisation

Lorsque la lumière passe d’un milieu à un autre, elle change de vitesse. Par exemple, la lumière voyage plus rapidement dans l’air que dans le verre, c’est pourquoi un objectif remplit de lentilles de verre ralentit la progression de la lumière (bon c’est très léger mais c’est là).

Lorsque des ondes lumineuses pénètrent dans un morceau de verre à un certain angle, une partie de l’onde atteindra le verre avant l’autre et commencera donc à ralentir en premier.

C’est un peu comme si l’on poussait un chariot de supermarché d’un trottoir à l’herbe, en biais. La roue droite touche l’herbe en premier et ralentit donc tandis que la roue gauche est toujours sur le trottoir. Comme la roue gauche se déplace brièvement plus vite que la roue droite, le chariot tourne vers la droite lorsqu’il se déplace sur l’herbe.

L’effet sur la lumière est le même : lorsqu’elle pénètre dans le verre à un angle, elle se courbe dans une direction. Elle se courbe à nouveau lorsqu’elle sort du verre parce que certaines parties de l’onde lumineuse pénètrent dans l’air et accélèrent avant d’autres parties de l’onde. Dans une lentille convergente standard, ou lentille convexe, l’un des côtés du verre, ou les deux, s’incurvent.

C’est grâce à ce phénomène de courbure que la lentille peut inverser la trajectoire de la lumière provenant d’un objet et peut focaliser les rayons comme vu juste avant.

Cet « angle de courbure » est déterminé par la structure de la lentille. Une lentille de forme plus arrondie aura un angle de courbure plus fermé (« un virage plus sec »). Cela est dû au fait que la courbure de la lentille augmente la distance entre les différents points de la lentille, ce qui augmente la durée pendant laquelle une partie de l’onde lumineuse se déplace plus rapidement qu’une autre, de sorte que la lumière effectue un virage plus serré.

Ce qu’il faut retenir c’est que plus la lentille est courbée plus les foyers images seront proches de la lentille et produit une image plus petite sur le capteur, ainsi le capteur voit une zone beaucoup plus large de la scène (on a un angle de champ plus important). C’est typiquement le cas des objectifs grand-angle.

Avec une lentille de forme plus plate, les faisceaux lumineux ne tourneront pas autant. Par conséquent, les faisceaux lumineux convergeront plus loin de la lentille. En d’autres termes, l’image réelle focalisée se forme plus loin de l’objectif lorsque la surface de l’objectif est plus plate. C’est typiquement le cas des téléobjectifs.

Dans le cas extrême d’une lentille très plate, elle projetterait une grande image réelle, mais le capteur ne serait exposé que par sa partie centrale. En fait, l’objectif se concentre sur le milieu du cadre, grossissant une petite partie de la scène qui se trouve devant vous.

Les lentilles dans l’objectif

Un objectif d’appareil photo est en fait constitué de plusieurs lentilles et de groupes de lentilles. La structure est le résultat d’une conception et de tests méticuleux.

On peut retrouver différents types de lentille dans un objectif :

Une seule lentille convergente pourrait former une image réelle sur le capteur, mais elle serait dégradée par un certain nombre d’aberrations optiques.

L’un des facteurs de déformation les plus importants est que les différentes couleurs de la lumière se courbent différemment lorsqu’elles traversent un objectif : c’est l‘aberration chromatique. Cette aberration produit une image où les couleurs ne sont pas alignées correctement.

Les appareils photo compensent cette aberration en utilisant plusieurs lentilles fabriquées dans des matériaux différents. Les lentilles traitent chacune les couleurs différemment, et lorsque vous les combinez d’une certaine manière, les couleurs sont réalignées.

L’objectif a des caractéristiques particulières comme la distance focale, l’angle de champ, la distorsion et l’agrandissement, ce qui permet de retranscrire la scène d’une façon particulière.

Distance focale et centre optique

Pour faire simple, la distance focale est la distance (en millimètres) entre le « centre optique » de l’objectif et le point de convergence des rayons de lumière (=foyer), qui sont généralement sur le capteur d’un appareil photo. Les rayons lumineux passant par le centre optique ne sont pas déviés.

Si on simplifie un objectif en une lentille convergente, on considère que le centre optique est l’intersection entre l’axe optique et le centre de la lentille, c’est un point de repère pour décrire une système optique.

Mais dans le cas d’objectifs composés de systèmes complexes de lentilles, le centre optique est le fruit d’un calcul complexe. Comme on peut le voir ci-dessous, cela ne correspond pas au centre de l’objectif.

Mais rigoureusement les objectifs n’ont pas de centre optique. Ça serait le cas uniquement si un objectif n’était qu’une lentille plate. Pour les systèmes composés comme les objectifs, le centre optique correspondrait aux points nodaux (notés N et N’ dans le schéma ci-dessous).

Je ne vais pas rentrer dans les détails ici car c’est un sujet un peu complexe. Pour les plus curieux vous avez cet article sur les points nodaux et cet article sur les points cardinaux.

Le plus important c’est de comprendre le lien et l’impact de la distance et du type d’objectif comme on va le voir juste après.

Les différents types d’objectifs

Les objectifs se déclinent en différentes distances focales, communément on les classes en 5 grandes familles :

• les objectifs ultra grand angle : ils ont une distance focale inférieure à 24 mm, une version plus poussée du grand angle ;

• les objectifs grand angle : ils ont une distance focale entre 24 mm et 35 mm, utilisés le plus souvent en photographie de paysage et de rue, les objectifs grand angle ont un large champ de vision et offres naturellement une grande profondeur de champ ;

• les objectifs standards : ils ont une distance focale entre 35 mm et 70 mm, l’objectif standard est un outil polyvalent qui permet aux utilisateurs de prendre des photos larges ou serrée (mais pas autant qu’un objectif grand angle ou un téléobjectif), souvent utilisé en photojournalisme ou photo de rue ;

• les téléobjectifs : ils ont une distance focale entre 70 mm et 300 mm, un téléobjectif est utilisé pour isoler et capturer des objets éloignés au prix d’un champ de vision plus étroit, ils sont le plus souvent utilisés en photographie sportive ou animalière pour se concentrer sur un seul sujet ;

• les super téléobjectif : ils ont une distance focale supérieure à 300 mm, une version plus poussée du téléobjectif.

Et on peut aussi avoir d’autres types d’objectifs, comme l’objectif macro (spécialisé dans la photo à très courte distance et principalement utilisé pour la photographie de nature), l’objectif à bascule et décentrement (pour l’architecture ou l’effet tilt-shift) etc.

Et on peut diviser chacune des ces familles en 2 sous-familles :

• les objectifs zooms permettent de faire varier la distance longueur focale (exemple : un objectif 70-200 mm).

• les objectifs à lentille fixe ont une seule distance focale qui reste toujours la même (exemple : un objectif 50 mm), c’est contraignant mais en retour ces objectifs sont moins chers, moins encombrants, plus léger, plus rapides et offrent une meilleure qualité d’image que les zooms. ;

Voir mon article sur 21 critères pour plus d’informations sur les objectifs.

Agrandissement, angle de champ et distorsion

Des objectifs avec différentes distances focales produisent des résultats très différents en terme d’angle de champ (= champ de vision de la scène) et de distorsion.

• Plus la distance focale est grande, plus les objets semblent proches, l’agrandissement est plus important, l’angle de champ est plus restreint.

• Plus la distance focale est courte, plus les objets semblent éloignés, l‘agrandissement est moins important, l’angle de champ est plus large.

Comme on vient de le voir, l‘augmentation de la distance entre l’objectif et l’image réelle a pour effet d’augmenter la taille de l’image réelle.

Pour mieux comprendre ce phénomène, pensez à un projecteur : plus vous éloignez le projecteur de l’écran, plus l’image s’agrandit. En d’autres termes, les faisceaux lumineux s’écartent de plus en plus à mesure qu’ils se rapprochent de l’écran.

La même chose se produit dans un appareil photo. À mesure que la distance entre l’objectif et l’image réelle augmente, les faisceaux lumineux s’étendent davantage, formant une image réelle plus grande. Mais la taille du capteur elle reste identique, c’est pourquoi la photo agrandie est recadrée.

Tous les objectifs ont une formule de distorsion qui leur est propre, et cette distorsion est notamment plus visible sur les bords de l’objectif.

• Plus la distance focale est courte, plus on a une distorsion en barillet.

• Plus la distance focale est longue, plus on a une distorsion en coussinet.

Zoom numérique et zoom optique

Il existe deux méthodes pour zoomer en photographie :

• Le zoom numérique revient à recadrer et agrandir une photo, c’est comme « zoomer dans la photos », vous perdez donc en pixels et en résolution (pour une même taille de photo), cela peut créer une photo pixellisée, par exemple la plupart des smartphones et des appareils photos utilisent le zoom numérique ;
• le zoom optique ajuste l’objectif lui-même pour zoomer, les lentilles se déplacent pour obtenir un « véritable zoom » qui se traduit par une qualité supérieure car on ne perd pas de pixels ici, les reflex et hybrides numériques utilisent le zoom optique.

Mise au point

Comme votre œil, l’objectif d’un appareil photo voit le monde en une succession de plans. Ces plans sont parallèles à l’élément frontal de l’objectif de l’appareil photo et dans la plupart des cas au capteur (les exceptions sont avec les objectifs à bascule et les objectifs extrêmement grand-angle).

Nous avons déjà vu qu’une image réelle est formée par la lumière qui traverse une lentille convergente. Cette image réelle varie en fonction de la façon dont la lumière traverse la lentille. Ce trajet de la lumière dépend de deux facteurs principaux :

1. l’angle d’entrée du faisceau lumineux dans l’objectif ;
2. la structure de l’objectif.

L‘angle d’entrée de la lumière change en fonction de la distance de l’objet par rapport à l’objectif.

• Lorsque le crayon est plus proche de la lentille les rayons lumineux provenant de la pointe du crayon pénètrent dans l’objectif avec un angle plus fermé (par rapport au crayon).

• Lorsque le crayon est plus loin de la lentille les rayons lumineux provenant de la pointe du crayon pénètrent dans l’objectif avec un angle plus ouvert (par rapport au crayon).

Mais dans l’ensemble, la lentille ne courbe le faisceau lumineux que jusqu’à un certain degré total, quelle que soit la façon dont il entre. Par conséquent, les faisceaux lumineux qui entrent avec un angle plus fermé sortiront avec un angle plus ouvert, et inversement. L’angle de courbure total en tout point de l’objectif reste donc constant.

Comme vous pouvez le constater sur les 2 schémas juste au-dessus, les faisceaux lumineux provenant d’un point plus proche convergent plus loin de la lentille (donc après la lentille) que les faisceaux lumineux provenant d’un point plus éloigné. En d’autres termes, l’image réelle d’un objet plus proche se forme plus loin de la lentille que l’image réelle d’un objet plus éloigné.

Pour mieux comprendre ce principe, vous pouvez faire une expérience simple :

1. allumez une bougie dans l’obscurité ;
2. tenez une loupe entre la bougie et le mur.

Vous verrez une image inversée de la bougie se former sur le mur. Si l’image réelle de la bougie ne se superpose pas exactement sur le mur, elle apparaîtra un peu floue. Cela est dû au fait que les faisceaux lumineux provenant d’un point particulier ne convergent pas tout à fait à cet endroit.

Pour mettre au point l’image, rapprochez ou éloignez la loupe de la bougie.

C’est comme ça que fonctionne la mise au point, les lentilles à l’intérieur de l’objectif vont bouger pour rapprocher ou éloignez l’image réelle du capteur. De cette manière, l’appareil photo peut aligner l’image réelle mise au point d’un objet de manière à ce qu’elle tombe directement sur la surface du capteur. La plupart des objectifs utilisent des techniques de mise au point automatique (mais généralement on peut les passer en mise au point manuelle (MF) si on le souhaite).

Chaque objectif dispose d’une plage de mise au point. À l’exception des objectifs exclusivement macro, la plupart des objectifs permettent une mise au point à l’infini. L’infini est le plan au-delà duquel pratiquement tout est parfaitement net. Physiquement, il est possible d’aller plus loin, mais cela n’a pas de sens car l’image redevient alors floue.

Lors d’une prise de vue rapprochée, l’élément de mise au point s’éloigne du capteur. Il est donc possible de rendre un objectif non macro capable de faire de la macrophotographie en ajoutant des tubes rallonges entre le boîtier et l’objectif. les objectifs macro permettent d’éviter cela grâce à leur faible distance de mise au point minimale (normalement inférieure à 30 cm).

En général, la bague de mise au point est physiquement connectée au mécanisme de mise au point à l’intérieur de l’objectif, dans ce cas, la mise au point manuelle permet un contrôle direct.

Dans certains objectifs, il n’y a qu’un contrôle électronique. C’est le cas des objectifs lourds (comme le 85 mm f/1,2 II de Canon). Dans les constructions minuscules, où une bague de mise au point normale ne serait de toute façon pas pratique (comme l’objectif pancake 40 mm f/2,8 de Canon), elle est également souvent utilisée.

Stabilisation

Dans certains objectifs modernes, vous trouverez un élément qui stabilise le mouvement de l’appareil photo. Cet élément est généralement un bloc structurellement distinct situé à l’arrière de l’objectif. Avec l’aide d’un gyroscope, il mesure et contrebalance votre poignée de main et d’autres mouvements.

Les noms des systèmes de stabilisation varient d’une marque à l’autre. Canon appelle le sien IS (Image Stabilizer), Nikon VR (Vibration Reduction), Sony OSS (Optical SteadyShot), etc. La plupart du temps, ils fonctionnent de la même manière.

Poids et ergonomie

La taille et le poids des objectifs dépendent de nombreux facteurs.

• En général, une ouverture plus rapide signifie des objectifs plus grands.
• Une grande plage de zoom entraîne également des objectifs plus longs lorsqu’ils sont zoomés, mais ils sont souvent rétractables.
• Plus la taille du capteur est grande, plus l’objectif doit être volumineux.
• La stabilisation s’accompagne également d’un poids plus élevé.

Le plus souvent, les fabricants conçoivent leurs objectifs de manière à ce qu’ils soient parfaitement équilibrés par rapport à leurs appareils photo. Mais dans certains cas, cela n’est pas possible. Les téléobjectifs et super-téléobjectifs rapides (comme le Canon 200 mm f/2) et les ultra-grands-angles rapides (comme le Sigma 14 mm f/1,8) sont déséquilibrés, un solide et lourd trépied sera nécessaire pour avoir un appareil photo stable (et attention à la prise au vent !).

Connexion au boîtier de l’appareil photo

Il existe deux types d’objectifs :

• Les objectifs fixes se trouvent principalement sur les appareils photo compacts et bridges grand public. Certaines marques, comme Leica, fabriquent des appareils photo à objectif fixe de haut niveau. Il n’y a pas beaucoup d’options avec les objectifs fixes, vous obtenez ce que vous obtenez avec l’objectif.
• Les objectifs interchangeables sont présents sur les reflex numériques (DSLR) et les boîtiers sans miroir (MILC) : il est possible de changer d’objectif pour un même boîtier. Chaque fabricant d’appareil photo (ou alliance) dispose de montures d’objectif standard pour connecter les objectifs au boîtier de l’appareil photo.

En plus de maintenir les objectifs de manière sûre et stable, chaque monture possède également un protocole électronique. Ce protocole est nécessaire pour alimenter la mise au point automatique et le système de stabilisation d’image. Ces liaisons de données transfèrent également l’ouverture, la distance de mise au point, le zoom et les informations générales sur l’objectif.

Quelques exemples de montures :

• EF/EF-S (DSLR), EF-M (sans miroir à capteur à crop factor) et RF (sans miroir 24×36) de Canon ;
• F (DSLR) et Z (sans miroir) de Nikon ;
• A (DSLR) et E (sans miroir) de Sony ;

mais il en existe bien d’autres encore !

3-Viseur

Tous les reflex numériques et de nombreux appareils photo sans miroir sont équipés d’un viseur, il peut être optique ou électronique.

Viseur optique

Dans un appareil photo numérique DSLR doté d’un viseur optique, une fois que la lumière arrive de l’objectif, elle rebondit sur un miroir semi-perméable. La majeure partie de la lumière se réfléchit alors vers le haut, pour se diriger vers un pentaprisme qui va remettre l’image à l’endroit, puis sur le viseur. Une partie de la lumière est réfléchie vers le bas, à travers un miroir secondaire, vers le capteur d’autofocus (pour la mise au point automatique).

Viseur électronique

Dans un appareil photo sans miroir, il n’y a pas de lien optique entre l’objectif et votre œil. La lumière est dirigée directement vers le capteur. À partir du capteur, la vue en direct est transmise numériquement au viseur électronique (VE) ou à l’écran arrière. C’est comme avoir un mode live view dans son viseur

4-Capteur

Capteur numérique CCD et CMOS

Il existe 2 grands types de capteurs numériques :

1. CCD (« Charge Coupled Device »/dispositif à transfert de charges) ;
2. CMOS (« Complementary Metal Oxide Semiconductor »/semi-conducteur complémentaire à oxyde métallique).

Les capteurs d’image CCD et CMOS convertissent tous deux la lumière en électrons (=électricité). Une fois que le capteur a converti la lumière en électrons, il lit la valeur (charge accumulée) de chaque cellule de l’image. C’est là qu’interviennent les différences entre les deux technologies :

• Un capteur CCD transporte la charge à travers la puce et la lit dans un coin de la matrice. Un convertisseur analogique-numérique (ADC) transforme ensuite la valeur de chaque photosite en valeur numérique en mesurant la quantité de charge de chaque photosite et en convertissant cette mesure sous forme binaire.
• Un capteur CMOS utilise plusieurs transistors sur chaque photosite pour amplifier et déplacer la charge en utilisant des fils plus traditionnels.

Les différences entre les deux types de capteurs entraînent un certain nombre d’avantages et d’inconvénients. Mais globalement le CMOS est une technologie plus récente qui permet une lecture individuelle des photoistes et une faible consommation d’énergie, c’est cette technologie qui équipe la majorité des capteurs numériques de nos jours.

Fonctionnement du capteur

Après avoir traversé l’objectif, la lumière arrive à l’appareil photo, où elle est détectée par un capteur (ou un film en argentique).

Le capteur numérique est un dispositif semi-conducteur qui capture et convertit les photons (lumière) en une valeur de tension électroniques. La mesure de cette valeur de tension produite par chaque pixel permet au capteur de déterminer il est plutôt claire ou sombre (donc sa tonalité).

Un capteur est composé d’une grille de millions de photosites qui capturent la lumière. Les photosites sont comme de minuscules panneaux solaires. La taille du capteur détermine la quantité de lumière utilisée pour créer une image. Un capteur plus grand peut contenir plus d’informations, ce qui permet généralement d’obtenir des images de meilleure qualité.

Et pour faire simple : 1 photosite sur un capteur = 1 pixel sur une photo. Donc plus vous avez de photosites plus cela augmente le nombre de pixels et détails capturés sur la photo.

Voir mon article sur le fonctionnement d’un capteur pour plus d’information à ce sujet.

Capteur et capture de la couleur

Les photosites ne voient pas la couleur. Ils ne gardent la trace que de l’intensité totale de la lumière qui frappe sa surface.

Pour obtenir une image en couleurs, il faut rajouter un processus supplémentaire. Il existe plusieurs façons d’enregistrer les trois couleurs dans un appareil photo numérique.

Les appareils photo les plus performants utilisent trois capteurs distincts, chacun doté d’un filtre différent. Un séparateur de faisceau dirige la lumière vers les différents capteurs. Imaginez que la lumière qui entre dans l’appareil photo est comme de l’eau qui coule dans un tuyau. L’utilisation d’un séparateur de faisceau reviendrait à répartir une quantité d’eau identique dans trois tuyaux différents. Chaque capteur reçoit une image identique, mais en raison des filtres, chaque capteur ne réagit qu’à l’une des couleurs primaires.

L’avantage de cette méthode est que l’appareil photo enregistre chacune des trois couleurs à l’emplacement de chaque pixel. Malheureusement, les appareils photo qui utilisent cette méthode ont tendance à être volumineux et coûteux.

Une autre méthode consiste à faire tourner une série de filtres rouges, bleus et verts devant un seul capteur. Le capteur enregistre trois images distinctes en succession rapide. Cette méthode fournit également des informations sur les trois couleurs à chaque emplacement de pixel ; mais comme les trois images ne sont pas prises exactement au même moment, l’appareil photo et la cible de la photo doivent rester immobiles pour les trois lectures. Cette méthode n’est pas pratique pour les photos prises sur le vif ou les appareils portatifs.

Ces deux méthodes fonctionnent bien pour les appareils photo professionnels de studio, mais elles ne sont pas nécessairement pratique pour la majorité des photographes.

Un moyen plus économique et plus pratique d’enregistrer les couleurs primaires consiste à placer en permanence un filtre de couleur devant le capteur. Chaque photosite capture une seule couleur, de cette façon il est possible d’obtenir suffisamment d’informations dans les photosites voisins pour faire des suppositions très précises sur la couleur réelle à cet endroit, ce processus s’appelle l’interpolation.

Le modèle de filtre le plus courant est le filtre de Bayer.

Ce modèle alterne une rangée de filtres rouges et verts avec une rangée de filtres bleus et verts. Les filtres de couleur ne sont pas répartis de manière égale : il y a autant de filtres verts que de pixels bleus et rouges combinés. Cela s’explique par le fait que l’œil humain n’est pas sensible de la même manière aux trois couleurs. Il est nécessaire d’inclure davantage d’informations provenant des pixels verts afin de créer une image que l’œil percevra comme une « vraie couleur ».

Cette méthode présente l’avantage de ne nécessiter qu’un seul capteur et d’enregistrer toutes les couleurs au même moment. Cela signifie que l’appareil photo peut être plus petit, moins cher et utile dans une plus grande variété de situations.

Voir mon article sur le fonctionnement d’un capteur pour plus d’information sur la capture de la couleur.

Résolution d’un appareil photo numérique

La quantité de détails que le capteur peut capturer s’appelle la résolution (du capteur) et se mesure en pixels. Globalement, plus l’appareil photo a de photosites, plus il peut produire de pixels et fournir une photo détaillée, et plus les images peuvent être agrandies sans devenir floues ou pixellisée.

Et comme 1 photosite = 1 pixel, si une marque déclare qu’un boîtier a une résolution de 24 mégapixels, cela signifie qu’il produit des photos constituées de 24 millions de pixels (environ).

Voir mon article sur la résolution, la dimension et la taille d’une photo.

Voici quelques résolutions courantes

• 256 x 256 pixels : présente sur les appareils photo très bon marché, cette résolution est si faible que la qualité de l’image est presque toujours inacceptable, elle représente 65 000 pixels au total.
• 640 x 480 pixels : il s’agit de la résolution la plus basse de la plupart des « vrais » appareils photo. Cette résolution est idéale pour envoyer des photos par e-mail ou pour être publiées sur un site internet.
• 1216 x 912 pixels : 1 109 000 pixels au total, il s’agit d’une taille d’image « mégapixel » (=plus d’un million de pixels), c’est une résolution qui commence à permettre l’impression.
• 1600 x 1200 pixels : avec près de 2 millions de pixels au total, il s’agit d’une « haute résolution », vous pouvez imprimer une photo de 9 x 13 cm sans perte de qualité.
• 2240 x1680 pixels : présente sur les appareils photo de 4 mégapixels (la norme actuelle), cette résolution permet d’imprimer des photos encore plus grandes, avec une bonne qualité pour des tirages allant jusqu’à 40 x 50 cm.

• 4064 x 2704 pixels : un appareil photo numérique haut de gamme de 11,1 mégapixels prend des photos à cette résolution, vous pouvez créer des tirages de 30 x 20 cm sans perte de qualité d’image.

Les appareils photo grand public haut de gamme peuvent capturer plus de 12 millions de pixels. Certains appareils photo professionnels prennent en charge plus de 16 millions de pixels, ou 20 millions de pixels pour les appareils photo 24×36. À titre de comparaison, Hewlett Packard estime que la qualité d’un film de 35 mm est d’environ 20 millions de pixels.

Comme on l’a vu dans la partie d’avant, les capteurs dotés d’un plus grand nombre de photosites sont capables de capturer plus de détails. C’est pour cette raison que les fabricants mettent souvent très en avant le nombre de mégapixels d’un boîtier photo, c’est généralement un argument marketing qui fait mouche !

Mais, un nombre élevé de pixels ne signifie pas nécessairement une photo de meilleure qualité. Vous obtiendrez des photos plus grandes, certes, mais pas nécessairement « meilleures ».

En effet, la taille du capteur est également importante. Les capteurs plus grands, ont des photosites plus grands qui recueillent plus de lumière, ils ont une meilleure performance à haute sensibilité ISO ce qui les rend plus performants en faible luminosité (les nouveaux appareils photo offrent généralement une meilleure performance à haute sensibilité ISO que les anciens, de sorte qu’un nouveau capteur de petite taille peut être supérieur à un ancien capteur de grande taille).

Alors que l’intégration d’un grand nombre de mégapixels dans un petit capteur entraîne en fait une détérioration de la qualité de l’image, car les photosites sont trop petits (c’est typiquement le cas des smartphones), à des valeurs ISO élevées, les petits photosites perdent une grande partie de leur plage dynamique (donc la capacité à enregistrer des détails dans des scènes avec de grandes différences de tonalité).

Donc, vous l’aurez compris, au-delà du nombre de photosites, la taille du capteur compte aussi. D’ailleurs la taille du capteur d’un appareil photo joue un rôle dans la détermination du facteur de recadrage, le champ de vision, la profondeur de champ, la taille de l’appareil photo, etc.

Voir mon article sur « Capteur full frame : avantages et inconvénients (le guide complet) », pour mieux comprendre l’intérêt d’un capteur plus grand.

Voir mon article sur le fonctionnement d’un capteur.

Taille des capteurs

La taille des capteurs n’est pas standard et chaque fabricant établit ses propres règles. Cependant, voici quelques catégories que vous pouvez utiliser comme point de départ :

• Moyen format : seuls certains professionnels utilisent des capteurs de cette taille. La taille des capteurs varie de 43,8 x 32,9 mm à 53,7 x 40,2 mm.
• 24×36 (Plein cadre) : ces capteurs sont l’équivalent d’un film de 35 mm, soit 24 x 36 mm. C’est la taille standard que l’on trouve dans les reflex numériques professionnels et les appareils photo sans miroir.
• APS-C : ces capteurs sont communément appelés capteurs à crop factor (ou à facteur de recadrage), car équipés d’objectifs pour 24×36 ils vont recadrer la photo par rapport aux capteurs 24×36. La taille varie selon les marques, mais de nombreux fabricants, dont Nikon, Sony et Pentax, utilisent 23,6 x 15,6 mm, tandis que Canon utilise 22,3 x 14,9 mm.
• Quatre tiers/micro quatre tiers : cette norme a été créée par Panasonic et Olympus afin que les objectifs soient compatibles entre les différentes marques. La taille est de 17,3 x 13 mm.

• Les capteurs utilisés dans les appareils photo bridge, les appareils photo point-and-shoot et les smartphones sont moins homogènes en termes de taille, mais ils sont généralement plus petits que la norme Quatre tiers.

Voir mon article sur les tailles de capteur.

Voir mon article sur les avantages d’avoir un grand capteur.

5-Exposition

Jusque là on à parlé du trajet de la lumière dans l’objectif, puis sur le capteur, maintenant parlons de l’exposition du capteur.

Si vous posez un capteur sur le sol et que vous faites la mise au point pour obtenir une image nette à l’aide d’une lentille convergente, vous n’obtiendrez aucune photo utilisable. En effet, à l’air libre, le capteur serait complètement exposé à la lumière. Et sans zone contrastée non exposée (plus sombre), il n’y a pas d’image. Votre photo ressemblerait à ça :

Oui, une photo toute blanche !

Pour capturer une image, vous devez conserver le capteur dans l’obscurité totale jusqu’au moment de prendre la photo. Ensuite, lorsque vous voulez enregistrer une image, vous laissez entrer un peu de lumière. C’est tout ce qu’est un boîtier photo : une boîte hermétique avec un obturateur qui s’ouvre et se ferme entre l’objectif et le capteur. En fait, le terme appareil photo est une abréviation de camera obscura, littéralement « chambre noire » en latin.

Pour que l’image soit réussie, il faut contrôler avec précision la quantité de lumière qui atteint le capteur (c’est l’exposition correcte).

• Si vous laissez entrer trop de lumière, l’image apparaîtra délavée (=surexposition).
• Si vous ne laissez pas assez de lumière atteindre le capteur, l’image sera trop sombre (=sous-exposition).

Pour gérer et comprendre l’exposition, on a ce qu’on appelle le « triangle d’exposition » composé de :

• l’ouverture ;
• le temps de pose ;
• et la sensibilité ISO.

Vous devez équilibrer les ISO, l’ouverture du diaphragme et le temps de pose en fonction de la luminosité de la prise de vue. Les appareils photo numériques disposent d’un posemètre intégré pour vous aider dans cette tâche. Le composant principal du posemètre est un panneau de capteurs de lumière semi-conducteurs sensibles à l’énergie lumineuse. Ces capteurs expriment cette énergie lumineuse sous forme d’énergie électrique, que le posemètre interprète en fonction des paramètres d’exposition réglés.

Ouverture

Pour augmenter ou diminuer la quantité de lumière qui passe à travers l’objectif, vous pouvez modifier la taille de l’ouverture de l’objectif par lequel passe la lumière. Le diaphragme est constitué une série de lamelles métalliques superposées qui peuvent se replier l’une sur l’autre ou se déployer pour changer la taille de l’ouverture.

Ce mécanisme fonctionne de la même manière que l’iris de l’œil : il s’ouvre ou se ferme en cercle pour rétrécir ou élargir le diamètre de l’objectif.

L’ouverture est mesurée en « diaphragmes » ou « stop », elle est exprimée par le symbole « f/ », par exemple f/1,2, f/5,6 ou f/22.

• Plus le nombre est petit, plus l’ouverture est grande et plus la lumière atteint le capteur.
• Plus le nombre est grand, plus l’ouverture est petite et moins la lumière atteint le capteur.

Les objectifs qui permettent des ouvertures maximales plus grandes (en-dessous de f/4 comme f/1.8) sont plus chers et sont communément appelés objectifs rapides. Sur la plupart des objectifs zoom, lorsque vous effectuez un zoom (donc que vous allongez la distance focale), l’ouverture minimale deviendra plus étroite, certains zoom on une ouverture maximale constante peu importe la distance focale réglée mais sont beaucoup plus chers.

L’ouverture est gérable automatiquement dans la plupart des appareils photo numériques avec le mode « Auto », mais certains permettent un réglage manuel pour donner aux photographes plus de contrôle sur l’image finale (comme avec le permet le mode priorité à l’ouverture et le mode manuel).

Les grandes ouvertures, telles que f2.8, donnent une profondeur de champ plus faible. Les ouvertures plus petites, comme f/22, donnent une plus grande profondeur de champ.

Si vous êtes observateur, vous remarquerez que la valeur d’ouverture est exprimée sous la forme d’un rapport, par exemple f/2. Qui est en fait la division de la distance focale de l’objectif par le nombre de l’ouverture. Par exemple, si un objectif de 50 mm est ouvert à f/2, alors la taille de l’ouverture est de 50/2 = 25 mm.

Tout ceci n’est qu’un bref résumé de ce qu’est l’ouverture, si vous souhaitez en savoir plus je vous conseille de lire mon article ultra complet sur l’ouverture.

Temps de pose

La durée de l’exposition du capteur à la lumière est déterminée par le temps de pose (ou vitesse d’obturation).

Le temps de pose est exprimé en secondes (par exemple 1″, 10″ ou 30″) ou en fractions de seconde (par exemple 1/10, 1/250 ou 1/1000). Plus le temps de pose est long, plus l’obturateur reste ouvert longtemps et plus la quantité de lumière capturée est importante. Les courts temps de pose figent le mouvement, tandis que les temps de pose plus longs permettent d’enregistrer du flou de bougé (comme avec le mouvement intentionnel de la caméra) et du flou de mouvement (comme avec les traînées lumineuses).

L’obturateur est le mécanisme qui laisse passer la lumière sur le capteur et permet donc de gérer son temps de pose.

La plupart des appareils photo reflex utilisent un obturateur mécanique à rideaux qui comporte deux rideaux, et situé entre l’objectif et le capteur.

1. Avant de prendre une photo, le premier rideau est fermé et le miroir est baissé, de sorte que le capteur ne soit pas exposé à la lumière.
2. Lorsque vous prenez la photo, le miroir se lève, et ce rideau s’ouvre.
3. Après un certain temps (le temps de pose), le second rideau coulisse pour obstruer le capteur et arrêter l’exposition, puis le miroir se rabat.

Voir la vidéo ci-dessous pour mieux comprendre le fonctionnement de l’obturateur mécanique.

Lorsque vous réglez sur un temps de pose plus long, l’obturateur reste ouvert très longtemps. Lorsque vous réglez sur un court temps de pose, le second rideau suit directement le premier rideau, de sorte que seule une infime partie du capteur soit exposée à la fois.

L’un des inconvénients des rideaux est qu’il est impossible d’utiliser un flash en dessous d’une certain temps de pose, généralement d’environ 1/200 s, l’ensemble du capteur n’est pas exposé en même temps : seule une bande du cadre sera éclairée. Cela est dû au fait qu’une partie du rideau de l’obturateur sera toujours devant le capteur.

Vous pouvez éviter ce problème en utilisant la synchronisation haute vitesse.

Contrairement au film, le capteur d’un appareil photo numérique peut être réinitialisé électroniquement, de sorte que les appareils photo numériques peuvent avoir obturateur électronique.

Les obturateurs électroniques sont un produit de l’ère des appareils photo numériques. Ils sont utilisés pour une lecture rapide et continue des images, il collecte les données du capteur par blocs (généralement des rangées de pixels), en progressant du haut vers le bas (un peu comme un scanner). Cela permet une prise de vue silencieuse et des temps de pose très courts (dans certains cas 1/32000 s). L’inconvénient est que les sujets qui se déplacent rapidement apparaissent déformés en raison de la lecture par bande.

Les reflex peuvent aussi avoir un obturateur électronique, l’affichage en direct (mode live view) et l’enregistrement vidéo l’utilisent tous deux dans les appareils photo reflex grand public. Désormais on voit de plus en plus de boîtier sans obturateur mécanique, ni miroir et uniquement équipés d’un viseur électronique ainsi que d’un capteur électroniques, ce sont les boîtiers sans miroirs.

Tout ceci n’est qu’un bref résumé de ce qu’est le temps de pose, si vous souhaitez en savoir plus je vous conseille de lire mon article sur le temps de pose ultra complet.

ISO

Les ISO déterminent l’intensité de l’amplification du signal capté (=la lumière). Les appareils photo dotés de capteurs CMOS (ce qui est le cas de plupart des appareils photo numériques) possèdent un minuscule amplificateur pour chaque pixel. Une fois l’image exposée, il amplifie les pixels à un niveau plus élevé, en fonction de la valeur ISO.

Une valeur élevée, augmente le signal et donc l’exposition de la photo. Différents ISO conviennent à différents types de photographie : 100 ISO, par exemple, est optimal pour les prises de vue en plein soleil, tandis que 1600 ISO ne doit être utilisé qu’en cas de lumière relativement faible.

La photographie est une histoire de compromis, ainsi, si vous augmentez vos ISO vous rendrez aussi le bruit numérique plus visible sur vos photos. Avec les appareils photo récents, on peut facilement monter jusqu’à 800 – 1600 ISO sur APS-C et 1600 – 3200 ISO sur 24×36. D’autant plus si on ne poste que sur les réseaux sociaux (comme Instagram ou Facebook).

Tout ceci n’est qu’un bref résumé de ce qu’est la sensibilité ISO, si vous souhaitez en savoir plus je vous conseille de lire mon article ultra complet sur la sensibilité ISO.

6-Conversion numérique

Après le déclenchement, que la lumière ait été lues par le capteur, que les données soit converties en tension électronique et être passées par l’amplificateur (ISO), les données sont converties en données numériques. C’est la tâche du convertisseur analogique-numérique.

La plupart des appareils photo modernes convertissent en 16 bits, mais en n’utilisant que 14 bits. Les 2 bits supplémentaires permettent une plus grande flexibilité dans la post-traitement. 14 bits signifie que pour chaque pixel, il y a 16 384 valeurs possibles. Il en résulte une immense gamme de couleurs et de tons dans les appareils photo numériques modernes.

Les données des pixels sont ensuite transmises au processeur d’image qui effectue plusieurs algorithmes de filtrage, d’interpolation (et compression si vous optez pour un format jpg). L’image finale est ensuite enregistrée sur votre carte SD.

7-Stockage des photos numériques

Après avoir pris votre photo, elle est stockée sur un support de stockage.

Les premières générations d’appareils photo numériques disposaient d’un stockage fixe à l’intérieur de l’appareil. Pour transférer les images, il fallait connecter l’appareil directement à un ordinateur à l’aide de câbles.

De nos jours, bien que la plupart des appareils photo actuels soient aussi capables de se connecter via des câbles (comme le câble USB)…

Voir mon article sur comment brancher son appareil photo à l’ordinateur pour une meilleure gestion de ses photos.

…il est aussi possible de sortir le dispositif de stockage (=la carte SD) de l’appareil pour le brancher directement sur l’ordinateur via un lecteur de carte pour transférer les photos vers un ordinateur :

Voir mon article sur comment transférer efficacement vos photos de la carte SD sur l’ordinateur.

Quel que soit le type de stockage utilisé, tous les appareils photo numériques ont besoin de beaucoup d’espace pour stocker les images.

Une fois que l’image atteint le capteur, elle passe par ce que l’on appelle la mémoire tampon à l’intérieur de l’appareil photo, en fonction du format de sortie, la photo ne subit pas le même sors.

• En RAW, l’image ne sera pas traitée et sera transférée directement de la mémoire tampon à la carte mémoire, c’est un format non compressé avec un maximum d’informations pour le développement.
• En JPEG, l’image sera traitée par l’appareil phot puis convertie pendant qu’elle se trouve dans la mémoire tampon, c’est un format compressé avec moins d’informations, on peut quand même post-traiter avec mais c’est moins optimal qu’en RAW.

La plupart des appareils photo utilisent par défaut le format de fichier JPEG pour stocker les images et proposent parfois des réglages de qualité (moyenne ou élevée, par exemple). Sur certains appareils photos vous pouvez aussi choisir RAW + JEG ou RAW uniquement.

Voir mon article sur les différents formats TIFF, JPEG, PNG, PSD et RAW

Les informations suivantes vous donneront une idée des tailles de fichier auxquelles vous pouvez vous attendre avec différentes tailles d’image.

Pour réduire la taille des fichiers photos et optimiser l’utilisation des espaces de stockage, presque tous les appareils photo numériques utilisent une compression des données. Deux caractéristiques des images numériques rendent la compression possible : la répétition et le manque de pertinence.

• La répétition. Imaginons que sur une photo donnée, certaines parties soient identiques en terme de couleurs. Par exemple, si un ciel bleu occupe 30 % de la photo, vous pouvez être certain que certaines nuances de bleu seront répétées. Lorsque les algorithmes de compression tirent parti des motifs qui se répètent, il n’y a pas de perte d’informations et l’image peut être reconstruite exactement telle qu’elle a été enregistrée. Malheureusement, cette méthode ne permet pas de réduire les fichiers de plus de 50 % (parfois moins).

• Le manque de pertinence. Un appareil photo numérique enregistre plus d’informations que l’œil humain ne peut en détecter. Certains algorithmes de compression en profitent pour éliminer certaines des données les plus insignifiantes.

Historique des appareils photo

La camera obscura

L’ancêtre de l’appareil photographique est la camera obscura, créée en 1545 sur la base d’un principe remontant à environ 400 ans avant notre ère. Cette première caméra se résumait à une pièce sombre dont l’un des murs était percé d’un trou. Ce qui se trouvait à l’extérieur de la pièce était projeté à travers le trou sur le mur opposé. Comme la lumière voyage en ligne droite, la projection se faisait à l’envers.

Pour mieux comprendre comment fonctionnait la camera obscura voici un schéma :

Au fil du temps, la camera obscura est devenue plus petite (comme on va le voir juste en-dessous) : au lieu de pièces entières, elle était fabriquée à partir de boîtes, et a été utilisée pour aider les artistes à dessiner.

Bien que des appareils de ce type aient existé bien avant la véritable photographie, ce n’est que lorsque quelqu’un a placé un matériau sensible à la lumière au fond de la pièce que la photographie est née. Lorsque la lumière touchait le matériau (qui au cours de l’histoire de la photographie a été composé d’éléments allant du verre au papier) les produits chimiques réagissaient à la lumière, créant une image sur la surface.

L’appareil photo à sténopé

L’appareil photo à sténopé est une camera obscura transportable, elle fonctionne sur le même principe.

Cet objet est tellement simple que vous pouvez en créer un vous-même avec n’importe quelle boîte (comme une boîte à chaussures) peinte en noir. Utilisez une aiguille ou une épingle pour percer un petit trou, puis placez un film négatif ou une feuille de papier photographique au fond la boite pour enregistrer l’image projetée à l’intérieur.

En substance, c’est comme ça que fonctionne tout appareil photographique, même les modèles les plus récents.

Types d’appareils photo numériques

De nos jours, les photographes utilisent de nombreux types d’appareils photo différents. Par souci de concision, je ne parlerai pas des appareils grand et moyen formats et me concentrerai sur les options les plus courantes auxquels vous pouvez être confronté(e).

Les appareils SLR (Single Lens Reflex/reflex à un objectif) ou reflex argentique

Les appareils SLR utilisent un seul objectif pour toutes les opérations effectuées lors de la capture d’une photo : composition, mise au point et enregistrement. Les images enregistrées par les appareils SLR le sont sur pellicule. Une autre chose qui les distingue c’est leur viseur optique (dont je parlerai plus en détail plus en-dessous).

« Mais un appareil photo à un objectif, c’est normal non ?« 

Eh bien figurez vous qu’à une époque, il existait les reflex bi-objectif. Ces appareils utilisaient deux objectifs distincts : un pour la visée et un autre pour la prise de vue.

Les reflex bi-objectif étant devenus rares, on utilise couramment le mot « reflex » ou « SLR »(de l’anglais single-lens reflex) pour désigner les reflex mono-objectif, voire plus spécifiquement les reflex mono-objectif argentiques de format 24 × 36.

Les reflex numériques ou DSLR (digital single-lens reflex/reflex numérique à un objectif)

Il s’agit d’un appareil photo numérique qui combine un capteur d’imagerie numérique (d’où la présence du terme « numérique » dans leur nom) avec les mécanismes et l’optique d’un appareil photo reflex à objectif unique (SLR vu juste avant). Les images sont stockées sur une carte mémoire au lieu d’être enregistrées sur une pellicule.

DSLR est l’abréviation de Digital Single-Lens Reflex, c’est-à-dire l’équivalent numérique de l’ appareil photo argentique SLR vu juste avant. Comme pour les SLR Ces appareils n’utilisent qu’un seul objectif pour la mise au point, le cadrage et la capture de la photo. Ces objectifs sont interchangeables, et les objectifs d’un DSLR fonctionnent parfois sur un SLR et vice-versa.

La caractéristique la plus distinctive du DSLR (et SLR aussi d’ailleurs) est un système de miroir et de prisme qui vous permet de voir exactement ce que vous capturez à travers le viseur optique.

Avec un viseur optique vous voyez ce que voit l’objectif de votre appareil photo. Cette configuration fonctionne comme un périscope : l’image réelle rebondit du miroir inférieur sur le verre translucide, qui sert d’écran de projection.

1. La lumière (les pointillés sur le schéma) qui passe par l’objectif (1) frappe un miroir incliné situé dans le boîtier (2) placé entre l’obturateur et l’objectif ;
2. ce miroir (en jaune sur le schéma) est positionné à un angle tel qu’il reflète la lumière passant par un verre de visé (5), puis une lentille convergente (6) pour arriver dans un pentaprisme (7),
3. dans ce pentatrisme la lumière rebondit de façon à retourner l’image afin qu’elle apparaisse à nouveau à l’endroit pour finalement atteindre l’oculaire (8).

Lorsque vous appuyez sur le déclencheur d’un reflex numérique, le miroir se relève rapidement (matérialisé sur le schéma par la ligne jaune (2) qui se déplace) pour laisser passer la lumière vers le capteur. C’est la raison pour laquelle le viseur devient soudainement noir lorsque vous prenez une photo. Le miroir est relié au système de minuterie de l’obturateur, il reste donc ouvert tant que l’obturateur est ouvert.

L’avantage de cette conception est que vous pouvez ajuster la mise au point et composer la scène de manière à obtenir exactement l’image que vous souhaitez.

Sur cette vidéo au ralenti, on peut voir le miroir qui se relève :

D’ailleurs, le terme « reflex » fait référence à l’utilisation d’un miroir pour diriger la lumière vers le viseur. C’est d’ailleurs ce miroir qui différencie les appareils photo reflex numériques des appareils photo sans miroir (et autres appareils numériques).

Appareils photo sans miroir

Les appareils photo sans miroir désignent généralement les appareils photo numériques à objectifs interchangeables qui utilisent un viseur électronique plutôt qu’un viseur optique. Le nom « sans miroir » vient du fait qu’ils n’ont pas de miroir reflex ou de viseur optique comme les appareils photo reflex numériques, la lumière passe à travers l’objectif et va directement sur le capteur numérique.

Les appareils photo sans miroir sont relativement récents et, avant ces dernières années, la qualité de leurs photos étaient inférieures à celle d’un reflex numérique. De nos jours, les appareils photos sans miroir surpassent globalement les reflex et sont aussi dotés de capteurs 24×36. D’ailleurs certaines marques comme Canon et Nikon ont décidé d’arrêter la production de reflex.

Les appareils photo sans miroir ont tendance à être plus petits et plus léger que les reflex numériques, ce qui est fortement apprécié par les photographes. Au niveau du viseur, les appareils sans miroir sont dotés d’un viseur électronique qui permet de prévisualiser l’image, c’est comme avoir le mode live view dans votre viseur. Certains appareils d’entrée de gamme n’ont pas de viseur du tout (dans ce cas, vous pouvez prévisualiser l’image sur l’écran LCD arrière).

Les viseurs optiques (DSLR) et les viseurs électroniques (sans miroir) présentent divers avantages et inconvénients. Je n’entrerai pas dans les détails ici car ce n’est pas le sujet. Les deux viseurs fonctionnent très bien peu importe le type de photos, vous pouvez compter sur l’une ou l’autre option pour obtenir de beaux résultats, c’est une question de préférence personnelle.

Appareils photo bridge

Les bridges sont souvent appelés « superzoom », car ils offrent généralement une large gamme de longueurs focales. Contrairement aux reflex/hybrides numériques, il n’est pas possible de changer leur objectif.

Bien qu’ils soient construits comme des reflex numériques, ils n’ont généralement pas de viseur optique. Le capteur est souvent petit et, à ce jour, il n’existe pas d’appareil photo bridge plein format. En fait, les appareils photo bridges sont à mi-chemin entre un reflex numérique et un appareil photo « point-and-shoot », d’où leur nom de « bridge » (pont).

Appareils photo « point and shoot » ou compact

Les appareils photo de type « point and shoot », également connus sous le nom d’appareils photo compacts, peuvent offrir un certain contrôle manuel, mais ils sont conçus pour être utilisés en mode automatique, et leur principale caractéristique est leur facilité d’utilisation. Il suffit de pointer (« point ») l’appareil, d’appuyer sur le déclencheur (« shoot ») et de prendre une photo (d’où leur nom « point and shoot »).

Les appareils photo de type « point-and-shoot » sont dotés d’un objectif fixe et, bien qu’ils soient assez petits, ils sont devenus quelque peu inutiles depuis que les appareils photo des smartphones ont gagné en puissance et en popularité.

Dans un appareil photo de type « point-and-shoot », le viseur est une simple fenêtre à travers le boîtier de l’appareil. Vous ne voyez pas l’image réelle formée par l’objectif de l’appareil, mais vous avez une idée approximative de ce que vous voyez.

Les appareils photo automatiques de type « point-and-shoot » utilisent des circuits imprimés et des moteurs électriques, au lieu d’engrenages et de ressorts.

Appareil photo argentique ou numérique : quelle différence ?

De nos jours, les appareils photo numériques sont bien plus populaires que les appareils photo argentiques. Pourtant, certains photographes préfèrent toujours l’argentique. Les 2 technologies sont finalement plus similaire qu’on ne le pense.

La principale différence entre les appareils photo argentiques et les appareils photo numériques réside dans le matériaux photosensible qui enregistre la photo :

• un appareil photo numérique est équipé d’un capteur qui stocke la photo sous forme de données ;

• les appareils photo analogiques utilisent une pellicule photosensible.

Un appareil photo numérique utilise un seul capteur, dans le sens où une fois que l’appareil est fabriqué, il n’est plus possible de le modifier. Même si il existe différentes tailles de capteurs numériques.

En revanche, en analogique vous pouvez insérer toutes sortes de types de films pour capter la lumière: film négatif (noir et blanc ou couleur), film diapositive (également connu sous le nom d’inversion couleur et d’inversion noir et blanc) ou film infrarouge. Comme les format capteurs peuvent varier, les pellicules photographiques existent aussi en différents formats (35 mm, 120 mm, 4×5, etc.).

Par ailleurs, l’argentique, demande plus de réflexion quant au support de captation, vous devez décider :

• du type de film que vous souhaitez utiliser ;
• de sa sensibilité (ISO/ASA) ;
• et du nombre de photos que vous souhaitez obtenir (les rouleaux de film conventionnels offrent 12, 24 ou 36 expositions).

Vous pouvez ensuite effectuer certaines modifications, comme pousser ou tirer le film, ainsi qu’un traitement croisé. Mais ces modifications concernent l’ensemble du rouleau de pellicule et non une seule photo.

Avec les appareils photo numériques, vous pouvez modifier presque tous les paramètres d’une image à l’autre : la sensibilité ISO, la qualité de l’image, le format de fichier et le fait que la photo soit en couleur ou en noir et blanc.

Conclusion

On arrive à la fin de cet article sur le fonctionnement d’un appareil photo. Je pense qu’un appareil photo n’a désormais plus aucun secret pour vous !

Moi je vous laisse ici à votre appareil photo et je vous dis à bientôt sur les internets MONDIAUX !

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