Ce que veulent vraiment dire les mégapixels en photo…

13 12 2009

Contrairement aux apparences, ce n’est pas un titre dénonciateur. Les plus avertis savent déjà et peuvent passer leur chemin, je n’invente pas la poudre, ça a déjà été expliqué ailleurs. Pour les autres, mêmes les photographes avertis, bienvenue !

Une histoire de termes

Un mégapixel, c’est un million de pixels, à cause du préfixe méga.

Et un pixel ?

C’est la contraction de l’expression anglaise “picture element”.

Mais encore ?

C’est le plus petit élément constitutif d’une image.

Prenons le cas de mon écran LCD : il a une résolution de 1920×1200 pixels, soit une grosse grille de 1920 colonnes et 1200 lignes.

Un rapide calcul vous ferait dire : 1920×1200=2.304.000 pixels, soit environ 2,3 mégapixels.

Oui, mais…

Physiquement, chaque pixel sur mon écran (et sur le vôtre) est en fait composé de 3 éléments : un pour le rouge, un pour le vert, un pour le bleu. Les couleurs primaires de la synthèse additive. Celles qui, mélangées, permettent de reproduire toutes les couleurs visibles.

Un zoom sur mon écran donne ceci :

Zoom sur un écran LCD

Zoom sur un écran LCD

En prenant cela en considération, le calcul devient 1920×1200×3=6.912.000 soit 6,9 mégapixels.

Et la photo dans tout ça ?

C’est du pareil au même ! Quand vous achetez un appareil photo qui vous indique 10 mégapixels, le capteur dispose bien physiquement de 10 millions de petites cellules sensibles à la lumière.

J’ai employé l’expression “sensibles à la lumière” sciemment.

Les capteurs CCD ou CMOS, ceux-là même utilisés dans tous les appareils photos, caméras vidéos et autres webcams, ne sont sensibles qu’à une chose : la quantité de photons leur arrivant sur la tronche. Ils ne voient qu’en noir et blanc !

Comment fait-on pour avoir des couleurs alors ?

On place des filtres rouge, vert et bleu devant chaque cellule. Sur un capteur de 10 mégapixels, il y a 10 millions de filtres (dans le cas le plus courant, les appareils à base de tri-CCD ou tri-CMOS fonctionnent différemment).

Et ces microscopiques filtres ne sont pas placés au hasard : on appelle cela un filtre de Bayer.

Filtre de Bayer

À quoi donc peut bien ressembler un filtre de Bayer ?

Filtre de Bayer

Filtre de Bayer

Particularités du filtre de Bayer :

  • Prenez n’importe quel carré de 2×2 et il contiendra toujours du rouge, du vert et du bleu ! Et on a déjà vu que ces trois couleurs suffisent à reproduire n’importe quelle couleur.
  • Pour 1 filtre rouge ou 1 filtre bleu, il y a 2 filtres verts.

Le fait que deux groupes de couleurs primaires peuvent se chevaucher est utilisé sur les écrans LCD avec des technologies comme ClearType (Windows) ou le lissage sous-pixel (Linux) pour donner l’impression de tripler la résolution horizontale de votre écran et affiner les polices de caractères.

Interpolation et format Raw

Peut-être vous demandez-vous comment un appareil photo de 10 mégapixels peut sortir des images de 3872×2592 en couleur (soit environ 10 mégapixels) ?

L’interpolation, mes amis, l’interpolation !

Sur chaque pixel sorti du capteur, on ne dispose que d’une seule valeur correspondant à une seule couleur primaire (rouge, vert ou bleu). Il manque donc 2 couleurs par pixels. L’interpolation va consister à regarder les pixels d’à côté pour en déduire la couleur manquante.

La photo ci-dessous va nous servir d’exemple. C’est une photo JPG sur laquelle un zoom a été fait au niveau d’un texte.

Exemple

Exemple

Et voici comment le capteur a vu cette partie de la photo :

Zoom sur une zone en sortie directe du capteur

Zoom sur une zone en sortie directe du capteur

La première partie montre la sortie réelle du capteur. La seconde montre avec quelle couleur chaque pixel doit être traité.

À partir de là, pas de solution miracle : chaque constructeur dispose de ses propres algorithmes d’interpolation. Et comme chacun de ces algorithmes a des forces et des faiblesses, les logiciels de traitement des images Raw proposent souvent plusieurs méthodes.

Si vous revenez sur la photo, en regardant bien, vous verrez qu’il y a une sorte de halo autour de “13e”. C’est une trace caractéristique d’une opération de renforcement des détails, opération faisant partie du traitement effectué par l’appareil pour générer le fichier JPG.

La photo ci-dessous, générée depuis un fichier Raw par UFRaw ne présente plus ce problème. Par contre, l’interpolation utilisée donne des extrémités de chiffres de couleur différente au reste du chiffre. Cela fait partie du type d’erreurs générées par les différentes interpolations.

Interpolation par UfRaw/DCraw

Interpolation par UfRaw/DCraw


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8 01 2010
emanu124

C’est passionnant. J’ai appris plein de choses. Je ne suis pas sure de pouvoir reproduire mais je me coucherai moins bête ce soir
(et ce n’est pas du tout ironique)

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