Photographie Digitale

Question 1

Qu’est-ce que la photographie argentique?

Answer 1

C’est une technique de développement de photos utilisant des négatifs et de l’argent métallique exposés à la lumière.

Question 2

Pourquoi les chambres noires de développement de photos sont éclairées par une lumière rouge uniquement?

Answer 2

La lumière rouge n’affecte pas la sensibilité des négatifs.

Question 3

Quelles sont les 6 étapes du développement de photos par photographie argentique?

Answer 3

1. Exposition du négatif à la lumière
2. Bain de développement (argent métallique exposé à la lumière).
3. Bain d’arrêt (acide acétique).
4. Bain fixatif (enlever l’alliage d’argent à l’aide de thiosulfate d’ammonium).
5. Lavage (enlever le fixatif et les traces d’eau avec de l’eau et un agent humidifiant).
6. Séchage (Création d’un négatif permanent et résistant à la lumière).

Question 4

Quelles étapes du développement de photos par la méthode argentique se font dans l’appareil photo?

Answer 4

L’étape 0 (négatif vide) et l’étape 1 (Exposition à la lumière)

Question 5

Quelles étapes du développement de photos par la méthode argentique se font dans le noir complet?

Answer 5

Les étapes 2 (Bain de développement), 3 (bain d’arrêt) et 4 (Bain fixatif).

Question 6

Quelles étapes du développement de photos par la méthode argentique se font avec les lumières ouvertes?

Answer 6

Les étapes 5 (Lavage) et 6 (Séchage).

Question 7

Qu’est-ce que l’effet Kodak?

Answer 7

C’est le fait qu’une marque ait sous-estimé le virage technologique en pensant que les clients conserveraient l’intérêt envers la marque, alors qu’ils se sont tournés vers la technologie (Due à l’apparition de la photo digitale).

Question 8

Quelles sont les 7 étapes de la photographie digitale?

Answer 8

1. Exposition à la lumière;
2. Éclairage des pixels;
3. Capture des photons;
4. Conversion des photons en électrons;
5. Lecture de la charge du pixel;
6. Conversion numérique;
7. Formation de l’image.

Question 9

De quoi est composée une image numérique?

Answer 9

De millions de petits carrés colorés (pixels).

Question 10

Fondamentalement qu’est-ce qu’un pixel?

Answer 10

Chaque pixel peut être représenté par un nombre (une valeur).

Question 11

Que permet l’image numérique?

Answer 11

Elle permet le transfert des images en envoyant la suite de nombres (pixels).

Question 12

Le nombre et la taille de pixels influencent quoi?

Answer 12

La définition et la résolution d’une image numérique.

Question 13

Que sont les “Bits”?

Answer 13

Les bits définissent la profondeur (le nombre de valeurs possible) de chaque pixel.

Question 14

À quoi correspondent les “Bits/channel”?

Answer 14

Il y a une codification en bits pour chacune des 3 couleurs primaires (Rouge, Bleu et Vert). La combinaison des 3 couches de couleurs primaires donne le nombre total de couleurs (bits de couleur).
Ex. 8bits/channel = 256 niveaux par couche;
Il y a 3 couches de R,B,V = 256^3 = + de 16 millions de couleurs.

Question 15

Qu’est-ce que le “true color” (24bits couleur)?

Answer 15

Un rendu de la couleur en 24 bits (16 millions de couleur) indique qu’il y a 8 bits pour chacune des couches R, V et B.

Question 16

L’oeil humain est capable de distinguer combien de couleurs?

Answer 16

Environ 10 millions de couleurs, donc un affichage “true color” (24bits, 16million de couleur) est largement suffisant pour la qualité des images (24bits = standard des images).

Question 17

Qu’es-ce que la résolution d’une image numérique?

Answer 17

La résolution d’une image correspond au nombre de pixels par unité de distance (pouces, cm).

Question 18

Qu’est-ce que le pouvoir de résolution?

Answer 18

Quel est le plut petit détail de l’OBJET que je pourrai distinguer sur l’IMAGE (pixels colorés différemment).

Question 19

Qu’est-ce que la limite théorique de la résolution?

Answer 19

C’est lorsque chaque pixel est parfaitement aligné sur les colonnes (1pixels = 1colonne). On peut la calculer, mais elle est grandement influencée par une limite physique (bruit sur le capteur, qualité des composants, mauvaise illumination…).

Question 20

Que produit un léger désalignement horizontal sur la limite théorique de la résolution?

Answer 20

Chaque pixel reçoit 50% de la lumière, les lignes de détails ne sont plus visibles et TOUTE l’image est colorée avec une teinte plus pâle (on ne distingue plus les colonnes oranges et blanches).

Question 21

Que produit un désalignement complet sur la limite théorique de la résolution?

Answer 21

Les pixels ne sont pas alignés avec les lignes et les colonnes, chaque pixels est plus ou moins coloré et les détails sont ainsi difficiles à distinguer.

Question 22

Pourquoi ne travaille-t-on pas en pratique avec la résolution théorique (1 pixel/ 1détail)?

Answer 22

Car elle est trop sensible à des défauts d’alignement (horizontal, vertical), à la mise au point de l’appareil (netteté), ainsi qu’à la taille des pixels pour représenter les détails (on ne distinguera que le détail lorsque les pixels sont parfaitement superposés à la ligne).

Question 23

Avec quelle résolution travaille-t-on en pratique?

Answer 23

La résolution critique (ou la résolution de travail).

Question 24

En quoi consiste la résolution critique?

Answer 24

Une règle robuste généralement admise est de considérer au minimum 3 pixels pour représenter un détail de l’image (3 pixels / 1 détail). Il n’y a ainsi pas de risques de manquer une séparation entre deux lignes consécutives, et un pixel au minimum sera blanc.

Question 25

Quel est la calcul de la résolution critique (mm)?

Answer 25

Largeur de champ de vision (mm)*3 / Nombre de pixels.

Question 26

De quoi dépend la résolution?

Answer 26

La taille du capteur est toujours fixe (même nombre de pixels), néanmoins, la zone couverte (champ de vision) dépend de l’objectif et de sa longueur focale, et influence directement le pouvoir de résolution/résolution critique (plus faible détail que l’on pourra distinguer).

Question 27

Quels facteurs peuvent influencer la résolution?

Answer 27

Un éclairage non homogène, une mauvaise mise au point de l’appareil, ou un mauvais alignement de l’appareil (distorsion).

Question 28

Comment se fait l’enregistrement numérique?

Answer 28

Le capteur collecte les photons et les convertit en signal numérique.

Question 29

Quels sont les deux types de capteurs actuellement employés en imagerie numérique?

Answer 29

Charge Coupled Device (CCD)

Complimentary Metal on Silicon (CMOS)

Question 30

À quoi sert le capteur?

Answer 30

Les capteurs ont été développés pour mimer le fonctionnement de la rétine de l’oeil humain, que ce soit pour capter la lumière, traiter le signal et la convertir en influx nerveux.

Question 31

Dans les capteurs CCD, Quel est le rôle des pixels?

Answer 31

Ils sont les unités individuelles de la dalle CCD du capteur:

1. Ils collectent les photons;
2. Ils convertissent les photons en électrons;
3. Ils stockent les électrons pour la durée de l’exposition;
4. Ils transmettent le signal au détecteur.

Question 32

Quelles sont les considérations pour l’achat d’un capteur plus grand?

Answer 32

1. Plus cher;
2. Meilleure dynamique et meilleure sensibilité;
3. Profondeur de champ diminue (focale réelle vs. Crop factor);
4. Moins de zoom (champ plus large dû au crop factor);
5. Boitiers gros et pesants.
   Un capteur plus grand ne signifie pas que les pixels seront plus grands.

Question 33

Quels sont les plus et les moins d’avoir des pixels plus grands ?

Answer 33

1. Réduction des bruits sur le capteur;
2. Augmentation de la sensibilité ISO;
3. Baisse de la résolution;
4. Augmentation des risques de défauts de fabrication ou de pixels morts (point noirs sur l’image);
5. Augmentation du coût des capteurs.

Question 34

En quoi consiste la matrice de Bayer?

Answer 34

C’est un filtre mosaïque recouvrant la surface des pixels composé des trois couleurs primaires (25%Bleu, 25%Rouge et 50% Vert).

Question 35

Quelles sont les avantages d’utiliser la matrice de Bayer?

Answer 35

1. Chaque pixel capture la lumière de seulement l’une des trois couleurs primaires;
2. La proportion de pixels verts (meilleure sensibilité) est supérieure aux autres couleurs (image plus nette, meilleure luminance);
3. Les pixels de couleurs différentes sont tout de même proches les uns des autres (bonne couverture, pas de risques de sous-échantillonnage).

Question 36

En quoi consiste la matrice Foveon 3X Capture?

Answer 36

Il y a trois couches de couleurs primaires l’une par-dessus les autres plutôt qu’une couche en mosaïque.

Question 37

Quels autres noms possèdent les pixels?

Answer 37

Les pixels sont également appelés condensateurs ou photodiodes.

Question 38

De quoi sont formés les pixels?

Answer 38

Les pixels sont formés de cristaux de silicium (Si) de valence 4 (chaque atome est entouré par 4 autres atomes Si).

Question 39

Comment fonctionnent les pixels?

Answer 39

Lorsqu’un photon est absorbé par le cristal, il y a excitation d’un électron qui est éjecté avec formation d’une paire “électron-trou” (Crée un potentiel dans la silice).
Les électrons (négatifs) et les trous (positifs) peuvent se déplacer librement dans la matrice par substitution séquentielle (principe des chaises musicales).
La quantité de charges qui se déplacent est proportionnelle au nombre de photons collectés.

Question 40

Quels sont les trois matériaux de compositions possibles d’un pixels?

Answer 40

Pixels faits de Silice pure: Permet aux électrons (négatifs) et aux trous (positifs) de se déplacer
Pixels faits de Silice dopé N-type (impuretés ajoutées à la matrice: Atomes de phosphores P avec valence de 5, ce qui ajoute des électrons): Conduit majoritairement les charges négatives (électrons)
Pixels faits de de Silice dopé P-type (impuretés: Atomes de bore B avec valence de 3, ce qui ajoute des trous): Conduit majoritairement les charges positives (trous).

Question 41

Qu’est-ce que la zone de déplétion sur un pixels?

Answer 41

Les électrons de la couche N-type vont remplir les trous de la couche P-type, ce qui forme un équilibre avec un potentiel électrique inversé entre les ions positifs et négatifs.

Question 42

Comment y a-t-il séparation des charges dans les couches de silice d’un pixel?

Answer 42

Lorsqu’un photon atteint la cellule dans la zone de déplétion, un électron est éjecté et déplacé dans la couche N-type par le potentiel, alors que le trou est déplacé dans la couche P-type. Il y a donc séparation des charges.

Question 43

Quel est le principe de fonctionnement des pixels?

Answer 43

1. Les photons sont captés par une première couche qui les focalisent sur la cellule;
2. Si leur énergie est suffisante, ils produisent une paire électron-trou;
3. Les trous sont conduits par la couche dopé P-type jusqu’à l’électrode de terre (on s’en débarrasse);
4. Les électrons sont transportés par la couche dopé N-type jusqu’à un puit de potentiel qui les stockent pendant la durée de l’exposition;
5. Le nombre d’électron accumulé est proportionnel au nombre de photons reçus par l’unité de surface (1pixel);
6. Lorsque l’exposition à la lumière est finie, les puits de potentiel sont vidés et le nombre d’électron est compté et converti de charge en voltage, qui en signal digital (signal analogique = nombre).

Question 44

Comment se fait le transfert de charge dans un capteur CCD?

Answer 44

Par transfert horizontal et vertical, lecture d’une suite séquentielle (résultats vectoriel). Un seul ADC pour le capteur en entier = Processus très lent

Question 45

Comment se fait le transfert de charge dans un capteur CMOS?

Answer 45

Lecture individuelle des pixels sur la dalle en entier (résultat matriciel). La conversion de charge en voltage se fait individuellement dans chacun des pixels (pas d’étape de transfert de charges) Un ADC pour chaque pixel.

Question 46

En quoi consiste la conversion ADC?

Answer 46

ADC = analog-to-digital conversion
Détecter combien d’électrons/pixel ont été accumulés et leur attribuer une valeur numérique (niveau), nombre de niveau différents = nombre de bits.

Question 47

Quelle sont les principales sources de bruit de fond sur les détecteurs qui limitent la qualité du signal?

Answer 47

1. Bruit de lecture (Noise reading);
2. Courant d’obscurité (dark current);
3. Photons parasites (ex. cosmic rays);
4. Interférences électroniques.

Question 48

Qu’est-ce qu’un bruit de lecture?

Answer 48

Incertitude associée à la lecture de la charge d’un pixel lors de sa conversion par ADC (Valeur mesurée plus ou moins x électrons).

Question 49

Qu’est-ce qu’un courant d’obscurité (dark current)?

Answer 49

Il s’agit de la génération thermique d’électrons pouvant produire un signal parasite important sur le capteur.

Question 50

Comment se crée un courant d’obscurité (dark current)?

Answer 50

La silice n’est pas censée générer des paires “électrons-trous” dans le noir. Cependant, des électrons sont générés par la chaleur et le capteur n’aura jamais un signal entièrement vide.

Question 51

Comment la température joue-t-elle un rôle sur la densité du courant d’obscurité (dark current)?

Answer 51

La densité du dark current peut diminuer d’un facteur 2 pour chaque diminution de 7-8 degrés de la matrice. Il est donc important, notamment pour les applications scientifiques, de bien refroidir le capteur.

Question 52

Que se produit-il lorsqu’un puit de potentiel d’un pixel arrive à saturation?

Answer 52

Les électrons peuvent déborder sur les pixels adjacents et provoquer des taches d’éblouissement. Ces taches d’éblouissement sont directionnelles (se propagent verticalement ou horizontalement lorsque la dalle CCD se décharge).

Question 53

Quelles sont les étapes de traitement d’une Image “Raw”?

Answer 53

1. Image RAW (brute) basée sur la mosaïque Bayer avec des pixels d’une seule couleur sans autre transformation;
2. Extraction des couches de chacune des couleurs;
3. Interpolation des pixels manquant (+ajustements de luminosité, contraste et couleur);
4. Création image RGB (Red, Green, Blue) finale (JPEG, TIFF…).

Question 54

Pourquoi est-il conseillé de travailler avec les images RAW avec les logiciels?

Answer 54

Les images RAW sont comme les “négatifs” digital. À partir des images brutes, on peut apporter toutes les modifications qu’on veut sur les images. Les images RAW n’ont pas été compressés, il n’y a donc aucun détail manquant sur la photo, elle est telle qu’elle a été prise.

Question 55

Quelles sont les étapes qu’effectue le processeur de l’appareil photo?

Answer 55

1. Opération de la mémoire tampon: où les images sont stockées le temps qu’elles soient traitées et enregistrées sur la carte mémoire. La taille celle-ci est déterminante pour la rapidité à laquelle on peut de nouveau capturer une image.
2. Interpolation des couleurs: Détermination de la valeur des pixels voisins pour chacune des couleurs (à partir de la matrice de Bayer et de l’espace colorimétrique choisi).
3. Résolution et piqué: Lissage, anti-crénelage (bords en escalier) et artéfacts de couleur.
4. Réduction de bruit: Élimination des bruits du capteur (pixels isolés, netteté, luminosité, chromatique).
5. Réglages personnalisés: Généralement méthodes automatiques (réglages prédéfinis), mais il y a aussi a possibilité de choisir manuellement chacun de ces réglages.
6. Création de l’image: En intégrant les réglages effectués, création d’une image dans un format lisible.
7. Compression: Réduction de la taille de l’image en éliminant les informations redondantes (JPEG).

Question 56

Que permet l’image RAW?

Answer 56

L’image RAW peut être vue comme un “négatif digital” qui permet de faire des copies à l’infini pour produire des images dans différents formats, différents niveaux de compression ou différents espace colorimétrique.

Question 57

Quels sont les deux types de formats principaux d’image et quels sont les avantages/inconvénients pour les deux types?

Answer 57

Image matricielle: Ensemble de pixel (grille) composant l’image (Pour agrandir, obligé de créer de nouveaux pixels et travailler par interpolation = deviner/calculer la valeur des nouveaux pixels, grande perte de qualité inévitable).
Image vectorielle: Les coordonnées du trait sont données dans un espace vectoriel (Pour agrandir, il y a recalcule des coordonnées = les bords restent toujours nets et permettent de modifiera taille à volonté, Très utilisée pour les graphiques et images scientifiques ou pour les articles et journaux).

Question 58

En quoi consiste la compression d’image?

Answer 58

Afin de faciliter leur transmission, les formats d’image font souvent appel à des techniques de compression.
Les techniques de compression cherchent à minimiser le nombre de “bits” nécessaires à décrire une image, de retirer l’information qui se répète. Certaines sont moins efficaces que d’autres et donnent une image de moins bonne qualité (Dégradation).

Question 59

Quels sont les deux techniques principales de compression d’image?

Answer 59

Certaines techniques de compression permettent de recalculer l’image originale et sont dites “sans perte de qualité” (lossless) ex. TIFF
Les techniques de compression qui ne permettent pas de reproduire une copie identique de l’image originale sont dites “ avec perte de qualité” (lossy) ex. JPEG

Question 60

Quels sont les deux principaux espaces colorimétriques?

Answer 60

La conversion d’une image RAW d’analogique en digital se fait par ADDITION des couleurs de base Rouge, Vert et Bleu (RVB) pour produire toutes les combinaisons d’autres couleurs. C’est le mode de couleur utilisé par les ordinateurs, télévisions ou cinémas.
Les imprimantes utilisent un système SOUSTRACTIF basé sur le Cyan, Magenta et Jaune (CMYK). Les imprimantes ont aussi une cartouche Noire, bien qu’il soit possible de l’obtenir par addition des trois autres couleurs.

Question 61

Qu’es-ce que la synthèse additive?

Answer 61

On “additionne” les couleurs monochromatiques primaires en les superposant afin d’obtenir les couleurs manquantes. Lorsque toutes les couleurs sont combinées cela produit du blanc.

Question 62

Qu’est-ce que la synthèse soustractive?

Answer 62

On “soustrait” les couleurs (filtre) par absorption à partir d’une lumière blanche. Lorsque toutes les couleurs ont été absorbées, il ne reste que du noir.

Question 63

Que veut dire le terme TSL?

Answer 63

Teinte: Correspond à la couleur. Toutes les couleurs visibles sont représentées sur un cercle avec R (0°), V(120°) et B(240°).
Saturation: Mesure la distance «à partir du blanc» (100% saturée=couleur classique, 50% saturation=couleur pâle)
Luminosité: Mesure la distance « à partir du noir» (80% luminosité=couleur claire, 20% luminosité=couleur sombre).

Question 64

Qu’es-ce que l’espace colorimétrique?

Answer 64

L’espace colorimétrique correspond en quelques sortes au «langage» utilisé pour décrire les couleurs, les transmettre ou les visualiser.
Certains espaces colorimétriques sont plus grands que d’autres (peuvent décrire davantage de couleur), on parle alors de plus grand «Gammut».

Question 65

Que représente le «Gammut»?

Answer 65

C’est un triangle qui représente toutes les couleurs pouvant être représentées par un appareil.

Question 66

Quel est le facteur limitant dans l’espace colorimétrique?

Answer 66

Certains périphériques sont limités et ne peuvent représenter qu’un seul type de Gammut.
Il est nécessaire de correctement définir l’espace colorimétrique COMMUN à tous les périphériques que l’on utilise afin qu’ils communiquent correctement qu’on n’ait pas de perte de qualité avant d’entreprendre des modifications ou des traitements d’images.