Est-ce un appareil proche de l'argentique ?

Histoire de la photographie

Les débuts

La photographie a vu le jour dans le souci d'immortaliser un moment, une situation. Jusqu'à ce jour, seul le dessin ou la peinture permettait d'immortaliser des instants. Les premiers essais "photographiques" on été réalisés par Jacques Charles, un inventeur français, qui en 1780 réussit à figer une silhouette sur du papier imbibé de chlorure d'argent dans une chambre noire. Depuis l'antiquité, on avait remarqué la capacité du chlorure d'argent à se noircir en présence de lumière. Il faudra néanmoins attendre 1819 pour que l'on puisse utiliser l'hyposulfite de sodium afin de fixer les particules de chlorure d'argent qui auparavant disparaissait. Au début, la photographie dut essuyer de nombreux échecs, notamment avec l'objectif qui ne laissait pas entrer assez de lumière puis ensuite il s'agissait de l'impression photographique qui s'estompait avec le temps. Le tout premier à réussir à dépasser ces problèmes est Joseph Nicéphore Niépce. Cet inventeur français originaire de Chalons sur Saône eut l'idée de fixer l'image sur une plaque d'étain recouverte de bitume de Judée en 1826. Ce bitume a pour caractéristique de durcir à la lumière. Cette première exposition a cependant duré plusieurs jours le temps de laisser la lumière agir sur les composants.

Comment a été prise la première photo au monde ? Voici la première photographie prise par Joseph Nicéphore Niépce. Nommée Point de vue du Gras, il s'agit d'une prise de la cour de la propriété de Joseph Nicéphore Niépce. On y voit bien que les deux murs de la cour sont éclairés par le soleil. Cela est du à la très longue exposition de plusieurs jours qui a été nécessaire à la réalisation de cette photographie.

Cependant, le résultat n'est toujours pas très précis et il faudra encore quelques années pour qu'en 1822 que ses photographies, appelées procédés hélio graphiques car ils réagissaient à la lumière du soleil et ses négatifs sont devenus satisfaisants. Il utilise pour cela une plaque d'argent et de la vapeur d'iode. Cependant, le temps d'exposition minimum reste toujours de plusieurs heures et dure généralement plusieurs jours. On ne photographiait alors que des natures mortes ou des éléments su paysage, ce temps était trop long pour photographier des personnes. Le second inventeur qui s'investira dans la photographie est encore une fois un français. Il s'agit de Louis Daguerre. C'est vers les années 1830 qu'il va connaître Joseph Nicéphore Niépce et que tous les deux ils vont se mettre en tête d'améliorer l'héliographe, c'est le nom que l'on donnait à l'appareil photo de l'époque. Cependant, leur collaboration est stoppée net en 1833 par la mort de Niépce. Daguerre continue donc seul les travaux sur la photographie. Il change les optiques pour qu'elles laissent entrer plus de lumière, modifie la chimie de l'appareil en utilisant de l'iode pour stabiliser l'image enregistrée  sur une plaque de cuivre et d'argent. Il va également découvrir le principe d'image latente. Il s'agit de l'image qui est présente sur la plaque mais qui n'est pas encore développée. Cette image est plus stable quand la plaque de cuivre a été exposée au mercure. C'est comme cela que Daguerre réussit à abaisser le temps de pose des photographies. Il réussit également à empêcher la photographie de noircir avec le temps en la plongeant dans une solution saline. Le daguerréotype est présenté lors de l'Académie des sciences de l'invention. Daguerre le vend alors à l'Etat français contre une rente viagère à son bénéfice et celui d'Isidore Niépce, le fils de Joseph Nicéphore Niépce. Cette nouvelle invention ne fut pas acceptée facilement par les milieux populaires qui se sentaient regardés par le mauvais œil et par les peintres qui ont vu en la photographie une concurrence. Cependant, il reste encore des améliorations à faire pour avoir des clichés rapides car l'exposition dure encore plusieurs dizaines de minutes et c'est pourquoi il est difficile d'obtenir des photographies de portraits. On arrivera quand même à photographier la Lune en 1840.

Les évolutions modernes

A partir de l'invention du daguerréotype, l'appareil photo a vite évolué. On a amélioré la sensibilité des surfaces sensibles pour pouvoir réduire le temps de pose, amélioré la stabilité du tirage pour avoir des images plus nettes et on a aussi fait en sorte démocratiser l'appareil photo en le rendant plus petit, plus accessible et moins cher. Pour finir, l'arrivée de l'informatique a permis l'invention de l'appareil photo numérique. Aujourd'hui, les appareils sont présents dans notre vie de tous les jours, sur nos ordinateurs, sur nos téléphones portables, etc...

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Principe de fonctionnement

Le principe optique de l’appareil photographique numérique est le même que celui de l’argentique, seul le moyen de capturer l’image diffère : c’est un capteur numérique qui capte l’image. Les différents composants d’un appareil photographique numérique dit « compact » sont :

  • Un viseur (pas toujours présent puisque la visée peut se faire via l’écran)
  • Un déclencheur
  • Un objectif
  • Un diaphragme
  • Un obturateur
  • Un capteur CCD ou CMOS (dont les caractéristiques seront expliquées plus bas)
  • Une carte mémoire
  • Un écran

Où acheter un appareil photo ? Beaucoup de progrès ont été faits depuis l'appareil photo argentique. Les meilleurs appareils photo actuels, ceux prisés par les photographes sont les appareils reflex comme celui-ci. Ils permettent de changer les objectifs et une mise au point manuelle pour donner des effets au photos.

Lors de la prise d’une photographie, il se passe exactement la même chose qu’avec un appareil photographique argentique. Seule la façon de capturer l’image diffère  totalement : on utilise le capteur d’image. Le capteur d’image est un composant électronique sensible à la lumière. Il est composé de millions de photosites (ou micro cellules), qui sont des éléments très petits et qu’on appelle communément et à tort « pixels », le "vrai" étant le plus petit point uniforme d’une photo numérique. Ces photosites accumulent une charge électrique en fonction de la quantité de lumière qui les atteint. Après la prise de vue, ils vont transférer ces charges électriques vers un circuit électronique suivant des méthodes qui diffèrent selon le type de capteur utilisé. Elles vont alors être plus ou moins amplifiées suivant la sensibilité choisie par l’utilisateur. Le principe de sensibilité est globalement le même que pour l’argentique. Cependant, il diffère par la façon dont est appliquée cette sensibilité. En effet, la sensibilité étant relative au film photosensible (c’est à dire à la taille des grains d’argent) dans un appareil photographique argentique, ce film étant remplacé par un capteur dans un appareil photographique numérique, c’est l’amplification plus ou moins grande des données par le circuit électronique qui va appliquer cette sensibilité. L’amplification est alors proportionnelle à la sensibilité choisie. La sensibilité n’est donc pas concrète dans un appareil photographique numérique, elle est sélectionnée grâce à un menu de l’appareil et peut être modifiée à tout moment. Mais cette amplification peut avoir des effets néfastes sur la qualité de l’image. En effet, plus elle est grand, plus elle risque de causer du parasitage appelé généralement « bruit ». Ce bruit se traduit par l’apparition de pixels de couleur claire sur les zones de couleur sombre. Ces charges électriques sont ensuite converties en données numériques : le bit. Le bit est un chiffre binaire, c'est-à-dire qu’il peut prendre pour valeur 0 ou 1. Il ne faut pas le confondre avec le byte qui signifie octet en Anglais. Ces données seront enfin reconstituées pour former une image numérique stockée sur un support numérique : la carte mémoire. Deux types de capteurs existent : CCD et CMOS.

Qu'est qu'un capteur CMS ? Un capteur dans un appareil photographique numérique

Evidemment, ces capteurs sont sensibles à l’ensemble du spectre de la lumière et non pas aux couleurs. C’est pour cela qu’un filtre, dit de Bayer, constitué de cellules colorées des couleurs primaires (rouge, bleu et vert) est utilisé de façon à recréer l’ensemble du spectre de lumière, grâce à la synthèse additive qui consiste à combiner ces trois couleurs. Ce filtre recouvre le capteur de façon à ce que chaque photosite soit recouvert par une seule couleur. Ainsi, pour un groupement de quatre photosites, un est recouvert de bleu, un de rouge et deux de vert ; cette répartition correspondant à la sensibilité de notre vision. Du fait de la précision requise, cette plaque est directement placée sur le capteur.

Qu'est-ce qu'un filtre Bayer ? Schéma du filtre Bayer

Le stockage sur la carte mémoire : après que la photo ait été prise, elle est convertit en image qui peut être enregistrée dans différents formats dont le JPEG, le TIFF ou le RAW, qui diffèrent par leur taux de compression. La compression est donnée par le regroupement de pixels de même couleur ce qui a pour effet de réduire la taille de la mémoire nécessaire au stockage de l’information.

La photo est alors stockée sur un support numérique appelé carte mémoire. Il existe différents types de carte mémoire dont la carte SD, la carte CF ou la carte MS.

L’écran sert à visualiser les photos prise avec l’appareil photographique numérique. C’est un écran LCD (liquid crystal display pour affichage à cristaux liquides). Ce composant de l’appareil photographique numérique est le plus gourmand en énergie.

Les composants de l'appareil

Comment prendre de belles photos ? Les appareils photo sont partout maintenant. Ceux intégrés dans les téléphones ne cessent de s'améliorer jours en jours. On a des appareils avec plusieurs capteurs sur la plupart des smartphones, ce qui permet des prises de vues sous différents angles et des expositions différentes.

Un appareil photo numérique contient plusieurs technologies.

Le capteur

Il s'agit d'un capteur composé de cellules photosensibles. Son rôle est de transformer les signaux lumineux en données numériques afin de constituer le fichier d'image. Le capteur remplace de nos jours la pellicule présente sur les appareils argentiques.

Le viseur

Le viseur diffère sur les appareils selon leur type. En effet, sur les appareils compacts, le viseur n'est plus présent et l'on retrouve l'image directement sur l'écran de l'appareil photo, ce qui explique pourquoi il n'est plus nécessaire. En ce qui concerne les appareils photo reflex, le viseur est en réalité un image rendue par des miroirs dans l'axe de l'objectif dont le but est de montrer l'image telle qu'elle va être capturée par le système.

L'objectif

Il s'agit de la pièce maîtresse d'un appareil photo. En effet, c'est l'objectif qui avec ses lentilles permet de diriger la lumière vers le capteur.

Quels sont les accessoires du photographe ? Un photographe professionnel est doté de nombreux accessoires. Il a plusieurs objectifs interchangeables, un pied pour stabiliser la prise de vue, différents flash pour les situations différentes...

Le phénomène de réfraction de la lumière

Ce phénomène est expliqué par la loi de Snell-Descartes.

La réfraction de la lumière correspond au changement de direction du rayon lumineux lorsque celui-ci traverse une surface séparant deux milieux d'indices de réfraction différents

La loi de Snell-Descartes de la réfraction exprime le changement de direction d'un faisceau lumineux lors de la traversée d'une paroi qui sépare deux milieux différents. Il faut d'abord savoir que chaque milieu est caractérisé par sa capacité à « ralentir » la lumière. On modélise cette caractéristique par son indice de réfraction n qui s'exprime sous la forme : [n = frac{c}{v}] Où v est la vitesse de la lumière dans ce milieu et c est la vitesse de la lumière dans le vide (souvent arrondie à 3.108 m.s-1 Il est important de savoir que :

  • Le rayon lumineux est dit incident avant d'avoir rencontré la surface réfractante (appelée dioptre), il est dit réfracté après avoir rencontré cette dernière.
  • Le point de rencontre du rayon incident et du dioptre est appelé point d'incidence.
  • Le plan contenant le rayon incident et la normale au dioptre, au point d'incidence est dit plan d'incidence.
  • L'angle orienté i1 pris entre la normale au point d'incidence et le rayon incident est dit angle d'incidence.
  • L'angle orienté i2 pris entre la normale au point d'incidence et le rayon réfracté est dit angle de réfraction.
  • Les angles i1 et i2 sont positifs si ils sont orientés dans le sens trigonométrique (sens inverse des aiguilles d'une montre), négatifs sinon.

On prend n1 l'indice de réfraction du milieu dans lequel se propage le rayon incident et n2 celui du milieu dans lequel se propage le rayon réfracté. Pour pouvoir énoncer la loi de la réfraction, il faut que le rayon réfracté, le rayon incident et la normale (au dioptre) soient dans un même plan qui est appelé le plan d'incidence et que le rayon incident et le rayon réfracté soient situés de part et d'autre de la normale. Lorsque n> n2 (et respectivement n< n2) le rayon réfracté (et respectivement : incident) se rapproche plus rapidement du dioptre que le rayon incident (ou réfracté). Cependant, il existe un cas particulier où le rayon réfracté (ou incident) se retrouve mathématiquement sur le dioptre (sa limite) : il y a alors réflexion totale.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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