Travailler avec les capteurs

Transcription

Un jour d’automne, deux ingénieurs de Bell, George Smith et Willard Boyle, passèrent une heure à élaborer un nouveau concept de semiconducteur pouvant servir de mémoire informatique. Ils croyaient également que le semicondicteur permettrait de créer une caméra vidéo sans tubes. Bref, en une heure, ces deux hommes inventèrent le capteur CCD. On pourrait croire que les caméras numériques sont récentes, mais ce jour d’automne remonte à octobre 1969. Dans l’année qui suivit, Bell Labs créa une caméra vidéo avec le semiconducteur de Smith et Boyle. Au départ, l’idée était d’intégrer un dispositif vidéo à un téléphone, mais c’est bien une caméra TV professionnelle qui fut créée. Pourtant, ce n’est pas avant la fin des années 90 que la qualité de ces capteurs a été jugée suffisante pour la photo. En effet, la photo exige une résolution bien plus élevée que la vidéo. Le concept de Smith et Boyle exploite les propriétés photo-électriques de certains métaux. S’ils sont soumis à un courant électrique tout en étant exposés à la lumière, ils produisent une charge. Et plus il y a de lumière, plus la charge est élevée. Après exposition à la lumière, vous pouvez mesurer la charge restante dans le métal et déterminer la quantité de lumière qui l’a atteint. Comme le capteur de votre appareil. Pour chaque pixel composant l’image, il y a un élément métallique. Chaque élément est appelé photosite et, après déclenchement, le voltage est mesuré pour déterminer les niveaux de luminosité. Bien entendu, on parle de tensions infimes et, avant que les signaux image ne soient traités, il faut les amplifier. Après amplification, les signaux sont traités pour fournir une image en couleurs. Lorsque vous augmentez la sensibilité ISO, vous ne faites qu’amplifier le signal. Tout comme tourner le bouton du volume de votre stéréo permet d’entendre plus de détails, augmenter la sensibilité du capteur permet de mieux capter les niveaux de luminosité les plus faibles. Et comme le capteur devient plus sensible, il lui faut moins de temps pour capter un niveau de luminosité donné. Ainsi, si la lumière chute et qu’on augmente la sensibilité, la vitesse d’obturation restera suffisante, pour figer le mouvement et éviter le flou de bougé. Mais il y a un inconvénient. Si vous poussez le son de la stéréo, vous entendrez plus de parasites dans la musique, car en augmentant le volume, on amplifie non seulement la musique, mais aussi les signaux parasites générés par l’installation, les rayons cosmiques et tous les champs électromagnétiques du coin. Même chose pour l’appareil photo. En poussant la sensibilité, on amplifie non seulement les signaux du capteur, mais aussi tous les signaux parasites de l’électronique. Dans l’image, le bruit prend la forme de grain plus ou moins régulier. Il y a trois types de bruit qui peuvent apparaître dans l’image. Il y a le bruit de luminance, avec des variations de luminosité d’un pixel à l’autre, et qui ressemble au grain argentique. Éventuellement, il peut contribuer à donner de la texture et une atmosphère à l’image. Il y a le bruit chromatique, ou de couleur. Sa présence dans l’image est aléatoire et irrégulière. Il se reconnaît à ses pixels ou paquets de pixels colorés, il n’est pas très esthétique et s’apparente plus à un artéfact numérique qu’au bruit de luminance. Ces deux types de bruit empirent avec l’augmentation de la sensibilité ISO. Et enfin, il y a un troisième type de bruit, lié aux poses longues. En effet, si l’obturateur reste ouvert longtemps, l’image comportera des points brillants, des pixels chauds. C’est ce qu’on appelle le bruit de pose longue. Plus tard, nous verrons que votre appareil dispose de fonctions pour l’atténuer. Le bruit est assez difficile à corriger, et cela a toujours un impact sur la netteté des images. Bref, la photographie en basse lumière, qui implique sensibilité élevée et poses longues, génère inévitablement du bruit, et nous verrons quels sont les moyens pour le réduire.