Comment fonctionne un appareil photo ?

Comprendre comment fonctionne un appareil photo est important pour connaître ses limites, ses possibilités et le maîtriser à la perfection. Imaginez pouvoir percer les mystères de ces boîtiers magiques qui transforment les instants éphémères en souvenirs impérissables. Dans ce guide, nous vous invitons à un voyage au cœur des appareils photo reflex et hybrides pour en comprendre les moindres mécanismes, technologies et réglages. 

L’importance de la lumière 

Avant d’entrer dans le vif du sujet, il est essentiel de comprendre que la photographie repose sur un principe fondamental : la lumière. Celle-ci est même à l’origine du nom de la photographie qui est étymologiquement “peindre avec la lumière”. Tous les différents composants et mécanismes de l’appareil photo sont conçus et agencés pour faciliter la collecte de cette lumière, qu’elle soit naturelle ou artificielle. Elle permet de révéler les formes, les textures et les couleurs des objets et des scènes que vous souhaitez capturer.

Comment fonctionne un appareil photo reflex ? 

Un appareil photo reflex est un complexe assemblage de composants optiques et électroniques qui fonctionnent en harmonie pour capturer les images. Le principe des appareils photo reflex numériques a peu évolué depuis les appareils photo argentiques. Lorsque la lumière entre dans l’objectif, elle est réfléchie par le miroir vers un prisme. C’est celui-ci qui forme l’excroissance sur le dessus des appareils reflex. Son rôle est de redresser l’image pour la transmettre au viseur optique, permettant au photographe de cadrer et de composer la scène. Lorsque vous appuyez sur le déclencheur pour prendre une photo, le miroir se relève rapidement, laissant passer la lumière vers le capteur. La visée est donc inexploitable durant la durée de l’exposition. 

Comment fonctionne un appareil photo hybride ? 

La principale différence entre un reflex et un hybride réside dans la visée. Les hybrides n’ont pas de miroir ni de prisme, ce qui signifie que la lumière traverse directement l’objectif pour atteindre le capteur. L’image est ensuite convertie en signal numérique pour être affichée sur le viseur électronique ou l’écran LCD. Ces différences permettent de produire des appareils photo hybrides plus compacts et plus légers que les reflex. L’affichage numérique des photos permet également de simuler l’impact des réglages utilisés, avant même de déclencher. Vous pouvez connaître toutes les différences entre ces deux appareils sur le guide : faut-il choisir un appareil photo hybride ou reflex ?

Comment fonctionne un capteur photo numérique ? 

Le capteur numérique est le cœur de tout appareil photo moderne, qu’il s’agisse d’un reflex ou d’un hybride. Son rôle est de collecter la lumière pour créer l’image finale. Pour ce faire, le capteur se compose de millions de photosites, ou pixels, qui captent individuellement la lumière pour enregistrer les informations de couleur et de luminosité. Suivant l’appareil photo, la taille du capteur numérique embarqué peut varier. Les appareils professionnels intègrent généralement un capteur plein format qui offre une meilleure qualité d’image et une meilleure gestion du bruit numérique en basse lumière. Ensuite, vous pouvez trouver des capteurs APS-C qui sont entre 1,5 et 1,6 fois plus petits et des capteurs micro 4/3 qui sont 2 fois plus petits. 

Si la taille du capteur influence la qualité d’image et les possibilités, le principe de fonctionnement reste toujours le même. Lorsque la lumière atteint le capteur, elle traverse un filtre (généralement un filtre de Bayer) qui décompose la lumière en trois couleurs primaires : rouge, vert et bleu. Ce filtre est composé d’un motif répétitif de quatre cellules colorées : deux cellules vertes : une cellule rouge et une cellule bleue. Cette disposition permet de reproduire les nuances de couleur avec précision. Chaque photosite, ou pixel, du capteur reçoit la lumière d’une seule couleur et génère un signal électrique proportionnel à l’intensité lumineuse reçue. Plus la lumière reçue est intense, plus le signal électrique est fort.

Une fois le signal électrique généré, il est traité par le processeur d’image de l’appareil photo. Celui-ci commence par effectuer un dématriçage des données. Il s’agit de la conversion des informations de couleur du filtre de Bayer en une image couleur complète. Le processeur utilise des algorithmes pour estimer la couleur de chaque pixel en se basant sur les informations des pixels adjacents. Le processeur corrige les éventuels défauts du capteur, tels que les pixels morts ou les pixels chauds. Il applique également une réduction du bruit numérique, notamment pour les images à longue exposition ou réalisées avec une forte sensibilité ISO.

Comment fonctionne la sensibilité ISO ? 

En argentique, il suffisait de changer la pellicule contre un film de sensibilité différente pour ajuster la sensibilité à la lumière. Avec les appareils photo numériques, ce processus s’effectue à l’aide de la sensibilité ISO. Celle-ci peut être ajustée manuellement ou automatiquement par l’appareil photo. Plus le réglage est élevé, plus le signal électrique enregistré par chaque photosite du capteur est amplifié pour augmenter la luminosité de l’image. Cela permet d’obtenir une image bien exposée sans avoir à étendre la vitesse d’obturation. L’amplification du signal grâce à une sensibilité ISO plus élevée présente un inconvénient : elle amplifie également le bruit électronique présent dans le signal. C’est pourquoi il est généralement préférable d’utiliser la sensibilité ISO la plus faible possible, tout en conservant une exposition correcte. Certains appareils professionnels comme les Sony A7S III et Nikon Z6 II sont tout de même optimisés pour fonctionner efficacement avec de fortes valeurs ISO. 

Qu’est-ce que l’obturateur d’un appareil photo ?

L’obturateur est un mécanisme essentiel de l’appareil photo qui contrôle la durée pendant laquelle la lumière atteint le capteur. Il agit comme une barrière qui s’ouvre et se ferme pour exposer le capteur à la lumière. La durée de cette exposition est définie par la vitesse d’obturation qui est mesurée en fractions de seconde ou en secondes. Les vitesses d’obturation plus rapides, comme 1/2000s, permettent de figer le mouvement et d’éviter les flous de bougé, tandis que les vitesses d’obturation plus lentes, comme 1/30s, peuvent créer des effets de filé ou de flou artistique. L’obturateur joue donc un rôle crucial dans la création de l’image finale.

Il existe deux principaux types d’obturateurs dans les appareils photo numériques : les obturateurs électroniques et les obturateurs mécaniques. Ces derniers sont les plus courants. Ils se composent de rideaux métalliques ou de lames qui s’ouvrent et se ferment pour exposer le capteur à la lumière. De plus en plus d’appareils proposent également un obturateur électronique. Au lieu de rideaux mécaniques, l’obturateur électronique utilise le capteur lui-même pour contrôler l’exposition. Il « scanne » le capteur en activant et en désactivant rapidement les photosites pour capturer la lumière. Les obturateurs électroniques sont silencieux et permettent des vitesses d’obturation extrêmement rapides, mais peuvent présenter des problèmes de « rolling shutter » lors de la capture de sujets en mouvement rapide.

À lire : que choisir entre obturateur mécanique et électronique ?

La conversion et les traitements numériques

Une fois que le capteur a capturé l’image et que le signal a été amplifié en fonction de la sensibilité ISO, les données analogiques sont converties en informations numériques. La majorité des appareils photo actuels réalisent une conversion en 16 bits, bien qu’ils exploitent généralement seulement 14 bits de ces données. Les 2 bits additionnels offrent une marge de manœuvre lors du traitement et du filtrage en post-production. Avec 14 bits, chaque pixel dispose de 16 384 valeurs possibles, ce qui permet une vaste palette de couleurs et de nuances. Après la conversion analogique-numérique, les données de pixel sont acheminées vers le processeur d’image. Ce composant effectue plusieurs opérations, dont :

• L’application d’algorithmes : ces algorithmes améliorent la qualité de l’image en ajustant le contraste, la saturation, la netteté, entre autres.
• Le filtrage : le processeur d’image traite les données pour réduire le bruit numérique et corriger d’éventuelles aberrations optiques.
• La débayerisation : ce processus convertit les données brutes du capteur en une image couleur, en utilisant les informations du filtre de Bayer présent sur le capteur.
• La compression : si vous choisissez un format JPEG, le processeur d’image compresse les données pour réduire la taille du fichier, tout en préservant autant que possible la qualité de l’image.

Une fois le traitement numérique achevé, l’image finale est enregistrée sur la carte mémoire de l’appareil photo. Selon vos préférences, l’image peut être enregistrée dans différents formats, tels que le JPEG (compressé) ou le RAW (données brutes non compressées). Ce format RAW offre une plus grande flexibilité pour la retouche en post-production, car il conserve toutes les informations du capteur sans altération.

Comment fonctionne l’autofocus ? 

L’autofocus est une fonctionnalité clé des appareils photo modernes pour ajuster automatiquement la mise au point et obtenir une image nette. Bien que cette focalisation soit ajustée par l’objectif, c’est l’appareil qui commande et décide de la zone sur laquelle se concentrer. Pour ce faire, l’appareil photo utilise un système de détection qui mesure la netteté de l’image et effectue des ajustements en conséquence. Il existe deux principales technologies d’autofocus utilisées dans les appareils photo modernes : la détection de phase et la détection de contraste.

L’autofocus à détection de phase est couramment utilisé dans les appareils photo reflex et de plus en plus fréquemment dans les hybrides. Il fonctionne en divisant la lumière entrante en deux faisceaux distincts, qui sont ensuite comparés pour déterminer la distance entre l’appareil photo et le sujet. Ce type d’autofocus est généralement rapide et précis, en particulier pour les sujets en mouvement. L’autofocus à détection de contraste fonctionne quant à lui en analysant les données du capteur d’image pour détecter les zones de contraste les plus élevées, qui correspondent généralement aux zones de mise au point. Ce type d’autofocus est souvent plus lent, en particulier dans des conditions de faible luminosité.

À lire : qu’est-ce que l’autofocus à détection de phase et pourquoi l’utiliser ?

Comprendre les bases pour réussir vos photos

La technologie évolue constamment, et avec elle, les appareils photo et les techniques photographiques. Il est donc important de bien comprendre les dernières innovations et comment fonctionne un appareil photo pour rester compétitif et créatif. C’est la combinaison de la maîtrise technique et de la vision artistique qui permettra de créer des œuvres photographiques mémorables et inspirantes.

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