Vu de l’extérieur, il n’y a pas de grande différence entre un appareil photo numérique et un appareil photo traditionnel. Tous deux possèdent un déclencheur, un objectif optique réglable ou plus souvent autofocus, parfois un zoom et presque systématiquement un flash. Seule vraie différence : le petit écran de contrôle à l’arrière des appareils numériques, qui permet de visionner la photo à prendre… et les photos déjà prises. Mais à l’intérieur des boîtiers, les choses sont différentes.
A la place de la pellicule, l’appareil numérique est muni d’un dispositif électronique capturant l’image. Celui-ci est couplé à une carte mémoire qui la stocke. Cette mémoire est effaçable et réutilisable, et son contenu peut être transféré vers un ordinateur. Puisqu’elle est amovible, cette carte mémoire peut être confiée à un laboratoire de développement, ou insérée dans certaines imprimantes de dernière génération qui restituent l’image sur papier. Mais voyons un peu comment tout cela fonctionne.La capture des imagesLe dispositif central de l’appareil photo numérique est le capteur CCD (Charge Coupled Device), traduit parfois en français par TDC (Transfert de charge). Ce composant carré est recouvert de milliers de petites cellules électroniques, sensibles à la lumière, qui forment une grille (ou mosaïque) dénommée matrice. La finesse de la photo dépend du nombre de ces petites cellules, chacune d’elles produisant un point élémentaire de l’image, le pixel. Pour cette raison, la définition des CCD s’exprime en pixels.
Mais comme les CCD actuels sont capables de produire des images dont le nombre de points dépasse le million, on parle maintenant de ” mégapixels “. Le principe de fonctionnement est assez simple. La scène cadrée dans le viseur passe au travers de l’objectif et parvient au CCD. Chaque cellule qui le compose accumule alors une charge électrique proportionnelle à la quantité de lumière qu’elle reçoit. Le capteur CCD différencie ainsi des degrés d’intensité lumineuse, mais ne perçoit que des images en niveaux de gris allant du noir complet au blanc – comme les pellicules noir et blanc.Du noir et blanc à la couleurPour obtenir des images en couleur, un filtre spécial, appelé filtre de Bayer, est placé entre l’objectif et le capteur. Il est composé d’autant de petits points qu’il existe de cellules sur le capteur CCD. Ce filtre forme une grille, en apparence translucide, mais composée en fait des trois couleurs de base de la lumière (le rouge, le vert et le bleu). Les charges électriques reçues par chaque récepteur, triées selon les couleurs que le filtre a définies, sont ensuite dirigées vers un composant nommé l’ADC (Analogic Digital Converter ou Convertisseur analogique numérique). L’ADC va traduire les intensités électriques en nombres binaires, c’est-à-dire en une suite de 0 et de 1. Plus la charge électrique est forte, plus le nombre binaire est élevé.
Ce composant est tout aussi important pour la qualité de l’image que le CCD : alors que ce dernier définit le nombre de points de l’image, l’ADC, lui, détermine la finesse de l’intensité lumineuse mesurable. Selon le système de codage qu’il emploie, il peut reconnaître en effet une palette plus ou moins large d’intensités électriques, qu’il interprétera en un nombre variable de couleurs différentes. Ainsi, un ADC de 8 bits ne peut interpréter que 256 niveaux d’intensité, ce qui donnera des images en 256 couleurs. En 16 bits, il sera capable d’en identifier 65 536 ; en 24 bits, plus de 16,7 millions.Compression des données Une fois que l’ADC a fait son travail, les points, transformés en nombres binaires, sont envoyés vers un autre composant, le DSP (Digital Signal Processing) . Ce processeur spécialisé est chargé notamment de comprimer les données de l’image. De cette phase de compression résulte un fichier qui pourra ensuite être reconnu par l’ordinateur. Ce fichier est généralement au format Jpeg, utilisé par la quasi-totalité des logiciels de traitement d’images. Reste la dernière étape : le stockage en mémoire.Mise en mémoireLes appareils photo numériques les plus anciens étaient équipés d’une mémoire fixe. Pour transférer les photos vers un ordinateur ou une imprimante, il fallait obligatoirement passer par un câble. Cette connexion existe toujours, mais les mémoires sont devenues amovibles. Ces dernières se présentent sous la forme de petites cartes carrées que l’on insère dans une fente de l’appareil. Il devient donc possible de prendre davantage de photos en utilisant plusieurs cartes mémoires, que l’on remplace au fur et à mesure qu’elles se remplissent.
Les photos numériques étant d’autant plus gourmandes en mémoire que leur définition est élevée (voir tableau ci-dessus) on comprend vite l’avantage de ce système. Les cartes les plus courantes sont les cartes mémoires Compact Flash et Smart Media. Mais il existe également d’autres systèmes de stockage moins usités, tel le récent Memory Stick de Sony. Exception remarquable dans le lot des appareils actuellement sur le marché : le Mavica de Sony, qui enregistre ses clichés sur des disquettes 3,5 pouces tout à fait ordinaires.Temps de latenceA la manière des appareils photo ” compacts ” traditionnels, la majorité des appareils numériques est équipée d’un viseur optique – une petite fenêtre en verre au sommet du boîtier – pour cadrer les photos. Mais tous sont également pourvus d’un petit écran à cristaux liquides, qui permet de voir directement l’image à prendre et de mieux la cadrer. Puisque l’image captée par l’objectif parcourt tout le circuit d’acquisition (CCD, ADC, puis DSP), il lui faut un certain temps pour parvenir à l’écran de contrôle.
Si on bouge l’appareil, l’image affichée par l’écran sera donc un peu en retard par rapport à celle réellement visée. D’autre part, quelques secondes seront nécessaires pour enregistrer, sur la mémoire, le cliché qui vient d’être pris. Durant cette période, appelée temps de latence, il sera impossible de prendre une autre photo, l’électronique de l’appareil étant sollicitée. Avec l’autonomie de la batterie, c’est l’un des principaux handicaps de la photo numérique.
En fin de compte, si le mode de fonctionnement des appareils photo numériques est fondamentalement différent de celui des appareils argentiques, ceux-ci ont tout de même un point commun : l’objectif. Et pour les uns comme pour les autres, la qualité de la photo dépend toujours, en grande partie, de la qualité de fabrication de l’optique. Mais ceci est une autre histoire…
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