Appareil photographique numérique
Pour les articles homonymes, voir APN.Un appareil photographique numérique (ou APN) est un appareil photographique qui capte la lumière sur un support de type électronique, plutôt que sur un film argentique, et qui convertit l'information reçue par ce support pour la coder numériquement.
Un appareil photo numérique utilise un capteur CCD ou CMOS pour acquérir les images, et les enregistre habituellement sur des cartes mémoire (CompactFlash, SmartMedia, Memory Stick, Secure Digital, etc.).
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Historique
Tout remonte à l'invention du capteur CCD en 1969. Dans les années 1970 apparaissent les premières caméras vidéo destinées aux particuliers.
En 1975, Steven Sasson, un ingénieur américain travaillant chez Kodak, met au point le premier appareil photo électronique[1]. Ce prototype pèse 3,6 kg et capte des images de 100 x 100 pixels en noir et blanc grâce à un nouveau capteur CCD. L'enregistrement de la photo, sur le support d'une banque magnétique sur cassette, prend 23 secondes.
Le constructeur Sony décide en 1981 d'utiliser ses connaissances dans le domaine de la vidéo pour fabriquer un appareil photo magnétique, le Mavica (« Mavica » pour « Magnetic Video Camera »}. Un disque magnétique permet le stockage de cinquante images en couleurs d'une définition de 490 × 570 points (280 000 pixels), au format NTSC. Un lecteur approprié permet d'afficher les photos sur un téléviseur. Pour ne pas être en reste, les autres constructeurs adoptent un support normalisé pour le stockage magnétique de photos : la disquette deux pouces (les ordinateurs de marque Amstrad utilisaient des disquettes trois pouces).
En 1989, Canon propose le Xapshot, destiné au grand public, qui dispose d'une définition de 786 × 300 points. Il est suivi de modèles baptisés « Ion ». Ces premiers modèles ne sont pas vraiment numériques, car l'image, si elle est bien capturée par une matrice de points, est stockée de façon analogique sur des mémoires magnétiques.
En 1991, le département Kodak Digital Science de Kodak sort un dos numérique pour un appareil photo reflex classique, le Nikon F3. Ce produit est destiné aux professionnels, notamment en raison de son prix prohibitif. Fujifilm et Nikon sortent un peu plus tard les Fujix, avec des caractéristiques comparables.
En 1992, le fabricant de souris Logitech lance le Fotoman, petit appareil numérique à connecter sur micro-ordinateur. L'appareil a une définition de 376 × 284 points, et stocke 36 photos en mémoire. C'est le premier photoscope entièrement numérique. L'année suivante, Apple propose un appareil similaire, le Quicktake, qui prend des photos en 640 x 480 ou 320 x 240.
À partir de 1994-1996 apparaissent des appareils photo numériques tels que nous les connaissons à l'heure actuelle, équipés d'un écran couleur LCD à l'arrière. Casio présente le premier appareil photo numérique avec écran à cristaux liquides qui montre l'image en temps réel et sauvegarde le cliché en mémoire le 14 novembre 1994.
L'explosion du marché se produit vers 1997-1998 avec une rapide multiplication des modèles. La définition, d'abord inférieure au million de pixels, croît rapidement, jusqu'à dépasser les 24 millions en 2009[2].
Types d'appareils photographiques numériques
Il existe actuellement plusieurs types d'appareils photographiques numériques que l'on peut classer selon le positionnement marketing (appareil photographique compact, bridge, appareil photographique reflex mono-objectif, hybride appelé aussi COI, appareil sytème[3],compact à objectif interchangeable) ou par systèmes de visées et de captures.
Appareils avec écran uniquement
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Ce type de fonctionnement se trouve principalement dans les appareils photos de type « compact », il ne possède pas de viseur. L'écran affiche l'image renvoyée par le capteur après avoir subi le redimensionnement nécessaire pour être affichée sur l'écran LCD. |
Appareils avec écran et viseur optique
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Comme pour le fonctionnement précédent, ce système se trouve principalement sur les appareils de type « compact ». Le viseur direct permet lors d'une luminosité trop importante d'avoir un cadrage correct, ce qui n'est pas le cas avec les écrans LCD. Le défaut du viseur direct est qu'il ne retranscrit pas l'image saisie par l'objectif, il peut donc y avoir un défaut de cadrage. |
Appareils avec écran et viseur électronique
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Ce système est principalement utilisé dans les appareils numériques dits « bridge ». Quel que soit le mode de visée utilisé, le cadrage est toujours correct puisque l'image est prise à partir de l'objectif. Elle est malgré tout redimensionnée et n'est donc pas aussi « vraie » que dans un système reflex. |
Appareils reflex
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Le reflex affiche dans le viseur l'image exacte (sans conversion numérique, seulement par système optique). Cet avantage possède un point faible ; comme il y a un miroir qui se trouve devant le capteur, il est impossible, avant la prise de vue, d'avoir une image sur l'écran LCD. |
Appareils reflex avec visée sur écran
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Ce système permet, avant et après la prise de vue, d'utiliser l'écran en lieu et place du viseur |
Cet appareil numérique permet aussi de voir sur l'écran la visée et faire les ajustements nécessaires à une excellente prise de photographies. Il est aussi possible, avant la prise de vue, d'avoir une image sur l'écran LCD.
Taille du capteur et qualité de l'image
La taille du capteur d'image varie en fonction des appareils. Les appareils de type compact sont habituellement équipés d'un capteur de taille assez réduite par rapport à celle d'un film photographique. Les appareils de type reflex sont équipés d'un capteur de plus grande taille, ce qui augmente la qualité d'image, en diminuant le bruit numérique et en augmentant la sensibilité ainsi que la dynamique. Une augmentation de la taille du capteur entraîne aussi une diminution de la profondeur de champ.
On peut présenter schématiquement la situation comparative des capteurs numériques comme suit :
| Tableau des tailles des différents capteurs[4] | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Type | Largeur (mm) | Hauteur (mm) | Surface (mm²) | |||||||||||
| 1/3,6" | 4,00 | 3,00 | 12,0 | |||||||||||
| 1/3,2" | 4,54 | 3,42 | 15,5 | |||||||||||
| 1/3" | 4,80 | 3,60 | 17,3 | |||||||||||
| 1/2,7" | 5,37 | 4,04 | 21,7 | |||||||||||
| 1/2,5" | 5,76 | 4,29 | 24,7 | |||||||||||
| 1/2,3" | 6,16 | 4,62 | 28,5 | |||||||||||
| 1/2" | 6,40 | 4,80 | 30,7 | |||||||||||
| 1/1,8" | 7,18 | 5,32 | 38,2 | |||||||||||
| 1/1,7" | 7,60 | 5,70 | 43,3 | |||||||||||
| 2/3" | 8,80 | 6,60 | 58,1 | |||||||||||
| 1" | 12,8 | 9,6 | 123 | |||||||||||
| Nouveau système Nikon sans miroir | 13,2 | 8,8 | 116 | |||||||||||
| Format 4/3 | 18,0 | 13,5 | 243 | |||||||||||
| APS-C | 25,1 | 16,7 | 419 | |||||||||||
| 35 mm | 36 | 24 | 864 | |||||||||||
| Dos | 48 | 36 | 1 728 | |||||||||||
À nombre de pixels identique, la taille du capteur à une influence directe sur la taille des photosites : plus le capteur est petit, et plus chaque photosite sera lui-même de petite taille. Or la taille des photosites influe (au moins) sur deux éléments touchant à la qualité des photographies :
- la sensibilité du capteur (de petits photosites recevront moins de photons, et le capteur sera sonc moins sensible, plus bruité) ;
- la diffraction sera d'autant plus marquée que les photosites seront petits. On admet généralement que cette diffraction devient sensible pour un diaphragme égal à trois fois le côté du photosite (exprimé en micromètres), soit f/22 (voire f/32) pour un plein format 24x36 de 12 millions de pixels (MPx), mais f/16 pour un capteur APS-C de 12 MPx également, et f/11 seulement pour un capteur APS-C de 24 MPx, tel que celui du nouveau Sony A77 (octobre 2011).
Notes et références
- Le premier appareil photo numérique - La boite verte, 2 août 2010
- Le Sony Alpha 900 atteint par exemple 24,6 millions de pixels
- En Belgique francophone, on utilise cette appellation pour les appareils non reflex mais à objetifs interchangeables. Voir par exemple le premier modèle du genre : http://en.wikipedia.org/wiki/Panasonic_Lumix_DMC-G1 et la page http://en.wikipedia.org/wiki/Mirrorless_interchangeable_lens_camera
- (en) Sensor sizes, Digital Photography Review
Annexes
Articles connexes
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