Acquisition d'image et Types de capteurs

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Questions and Answers

Qu'est-ce qu'un capteur photographique et quel est son rôle dans une caméra?

Un capteur photographique est un composant électronique photosensible qui convertit un rayonnement électromagnétique en un signal électrique analogique. Son rôle est de capter les signaux lumineux pour produire une image numérique.

Comment la synthèse additive des couleurs fonctionne-t-elle?

La synthèse additive combine les lumières de trois sources colorées : rouge, verte et bleue. En mélangeant ces couleurs, elle permet d'obtenir une lumière colorée dans un espace de couleur déterminé.

Quelle est la différence entre la synthèse additive et la synthèse soustractive des couleurs?

La synthèse additive utilise des sources lumineuses pour créer des couleurs, tandis que la synthèse soustractive implique le mélange de pigments colorés qui absorbent la lumière. La première ajoute des couleurs, la seconde en soustrait.

Quel est le rôle d'un convertisseur analogique-numérique dans un appareil photo?

<p>Le convertisseur analogique-numérique amplifie et numérise le signal électrique produit par le capteur. Cela permet de transformer le signal analogique en une image numérique exploitable.</p> Signup and view all the answers

Que signifie le terme 'photosite' dans le contexte d'un capteur photographique?

<p>Un photosite est l'élément individuel d'une matrice de capteur qui capte la lumière. Chaque photosite contribue à la formation de l'image numérique.</p> Signup and view all the answers

Comment les caméras CCD utilisent-elles les prismes semi-réflecteurs?

<p>Les caméras CCD intègrent des prismes semi-réflecteurs pour diriger la lumière vers trois matrices photosensibles. Cela permet de séparer les couleurs et d'améliorer la qualité d'image.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi dit-on que la synthèse soustractive 'soustrait' de la lumière?

<p>La synthèse soustractive soustrait de l'énergie lumineuse en absorbant certaines longueurs d'onde par les pigments. Cela détermine la couleur résultante des mélanges.</p> Signup and view all the answers

Quels types de rayonnement un capteur photographique peut-il convertir?

<p>Un capteur photographique peut convertir des rayonnements électromagnétiques tels que les UV, visibles ou infrarouges. Cela lui permet de capturer des images dans différentes conditions d'éclairage.</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'un filtre de Bayer et quelle est sa composition?

<p>Un filtre de Bayer est une matrice colorée composée de filtres rouge, vert et bleu, avec deux filtres verts pour chaque groupe de quatre photosites.</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la résolution spatiale est-elle différente de la résolution couleur dans les matrices de Bayer?

<p>La résolution spatiale est différente car il y a une interpolation nécessaire pour reconstituer les valeurs des composants colorimétriques, évitant ainsi l'aliasing de couleur.</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle du logiciel dans le traitement des images capturées par une caméra avec filtrage Bayer?

<p>Le logiciel recrée les couleurs en utilisant des courbes de réponse spectrale pour produire une image en trichromie.</p> Signup and view all the answers

Comment la technologie de photolithographie est-elle utilisée dans le contexte des filtres de Bayer?

<p>La photolithographie est utilisée pour déposer avec précision les pastilles colorées sur le capteur, garantissant ainsi leur alignement avec les photosites.</p> Signup and view all the answers

Quels sont les principaux problèmes liés à l'utilisation des capteurs Bayer dans des zones de faible lumière?

<p>Les principaux problèmes incluent le bruit électronique et les effets de moiré, qui peuvent altérer la qualité de l'image.</p> Signup and view all the answers

Comment le filtre de Bayer influence-t-il la reconstitution du signal lumineux?

<p>Il influence la reconstitution du signal lumineux en fournissant des données spécifiques sur l'intensité de chaque couleur, nécessaires pour créer l'image finale.</p> Signup and view all the answers

En quoi les caméras CCD et CMOS diffèrent-elles dans leur utilisation de réseaux de filtres?

<p>Les caméras CCD et CMOS utilisent une seule matrice avec un filtre de Bayer pour capturer les informations colorées.</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif de l'interpolation lors du traitement d'image dans les systèmes utilisant un filtre de Bayer?

<p>L'objectif de l'interpolation est de calculer et de remplir les valeurs manquantes des couleurs pour obtenir une image complète sans aliasing.</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Capteur photographique

Un composant électronique sensible à la lumière qui convertit le rayonnement électromagnétique (UV, visible ou IR) en un signal électrique analogique.

Photosite

Un élément photosensible de la matrice d'un capteur photographique, qui convertit la lumière en signal électrique.

Synthèse additive des couleurs

Un procédé consistant à combiner les lumières de plusieurs sources colorées pour obtenir une lumière colorée.

Rouge, vert et bleu (RGB)

Les trois couleurs primaires de la synthèse additive.

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Synthèse soustractive des couleurs

Un procédé consistant à combiner l'absorption d'au moins trois colorants pour obtenir les nuances d'une gamme.

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Cyan, magenta et jaune (CMJ)

Les trois couleurs primaires de la synthèse soustractive.

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Différence entre la synthèse additive et la synthèse soustractive

La synthèse additive est réalisée par des sources lumineuses (TV) par contre la synthèse soustractive est opérée par le mélange de pigment coloré (peinture, imprimerie).

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Caméras CCD

Un type de capteur photographique qui utilise trois matrices photosensibles éclairées par des prismes semi-réflecteurs.

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Filtre de Bayer

Dans les caméras CCD et CMOS grand public, un seul capteur est utilisé avec un motif de filtres rouge, vert et bleu, appelé filtre de Bayer, pour capturer l'image couleur.

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Interpolation de la couleur

Le filtre de Bayer a une résolution spatiale différente de la résolution couleur, ce qui nécessite une interpolation pour reconstituer les composants de couleur.

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Cellules unitaires du filtre de Bayer

Le filtre de Bayer comprend des cellules unitaires pour les trois couleurs primaires : rouge, vert et bleu, avec un ratio de 2:1:1 pour les photosites verts, rouges et bleus.

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Photosites et filtres

Chaque photosite est recouvert d'un filtre coloré dans le filtre de Bayer.

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Dépôt des pastilles colorées

Les pastilles colorées du filtre de Bayer sont déposées directement sur le capteur avec une technologie similaire à la photolithographie des circuits intégrés.

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Reconstitution des couleurs

Le logiciel du photoscope utilise les courbes de réponse spectrale pour reconstituer les couleurs en trichromie.

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Bruit électronique et moiré

Le bruit électronique dans les images peut produire des artefacts de moiré, surtout dans les zones de faible lumière.

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Traitement d'image pour réduire le bruit

Le traitement d'image, y compris l'interpolation et le filtrage, permet de réduire le bruit électronique et les artefacts de moiré.

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Study Notes

Acquisition d'image

  • Un capteur photographique est un composant électronique photosensible. Il convertit le rayonnement électromagnétique (UV, visible, IR) en un signal électrique analogique.
  • L'élément de la matrice est appelé photosite.
  • Le photo-capteur est un dispositif électronique qui capte les signaux lumineux.
  • Le signal est amplifié et numérisé par un convertisseur analogique-numérique.
  • Le résultat est une image numérique.
  • Le capteur est l'équivalent du film argentique dans les appareils photo numériques.

Types de capteurs

  • Capteur CCD 5 Mpixels (Kodak): Un exemple de capteur.
  • Capteur numérique plein format (Full Frame): Exemples : Nikon D610, Df, D4s; Canon 5D Mark III, 6D; Sony Alpha 7 et 7R, RX1 et RX1R.
  •  Capteur numérique APS-C: Exemples : Nikon D3300, D5300, D7100; Canon 1200D, 100D, 700D, 70D, 7D.
  • Différents formats et tailles de capteurs sont donnés.

La trichromie

  • Le principe de la trichromie repose sur l'observation qu'il suffit de trois couleurs primaires pour obtenir toutes les couleurs par mélange.
  • Le cercle de Newton peut être résumé en un triangle de couleurs primaires.

L'espace RGB

  • L'espace RGB est l'espace vectoriel engendré par les composantes primaires (Rouge, Vert, Bleu).
  • L'ensemble des couleurs produites se représente comme l'intérieur d'un cube.

Triangle chromatique et axe achromatique

  • Représentations graphiques des couleurs primaires et de leur mélange, ainsi que du blanc et du noir.

Système RVB (RGB)

  • La combinaison des intensités des trois couleurs primaires (Rouge, Vert, Bleu) génère 16 777 216 couleurs possibles.
  • Chaque intensité est codée sur 8 bits (0 à 255).

Synthèse additive et soustractive

  • La synthèse additive combine des lumières colorées pour obtenir une lumière colorée. Elle utilise généralement le rouge, le vert et le bleu.
  • La synthèse soustractive combine des colorants qui absorbent certaines longueurs d'onde de la lumière.

Négatif - Couleurs complémentaires

  • La transformation d'une couleur en sa couleur complémentaire (Rouge vers Cyan, Vert vers Magenta, Bleu vers Jaune).

Filtre de Bayer

  • Le filtre de Bayer est une disposition de filtres de couleurs primaires (rouge, vert, bleu) sur le capteur d'image.
  • Il augmente la sensibilité du vert et permet au capteur d'avoir une meilleure résolution en couleur pour une surface d'image moins chère.

Capteurs photo

  • Les caméras CCD les plus coûteuses intègrent 3 matrices sensibles à la lumière.
  • Les caméras CCD et CMOS grand public intègrent une seule matrice avec un filtre de Bayer qui permet d'obtenir l'image couleur.
  • Les capteurs et les logiciels associés permettent d'améliorer la qualité de l'image dans le processus de restitution.
  • Différents types de capteurs avec différentes caractéristiques sont présentés : taille de pixel, résolution, type du capteur.

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