4 3 Historique de la photographie

Au niveau étymologique, la photographie provient des deux termes « photo » (qui utilise la lumière) et « graphie » (qui écrit/dessine), ce qui signifie « dessiner avec de la lumière », soit utiliser la lumière pour produire une réponse sur un matériau photosensible [Allen et Triantaphillidou 2011].

A l’origine de la photographie, il y a la chambre noire, qui existait déjà avant le premier millénaire de notre ère. Ce dispositif permettait de projeter une image

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inversée à travers un trou dans une boîte noire, l’image apparaissant sur la face opposée.

Au XVIIème _{siècle, on découvre l’existence de matériaux sensibles à la lumière, mais}

il n’existe pas encore d’agent fixateur qui permettrait de rendre l’image permanente. En 1822, Nicéphore Niépce met au point le premier procédé photographique, qui nécessite un temps de pose de plusieurs jours. Vers 1839, Daguerre, qui travaillait avec Niépce et continue ses recherches après la mort de ce dernier, fait évoluer le procédé par une étape de développement de la photographie en créant le daguerréotype (nécessitant quelques heures de temps de pose).

Puis c’est à partir des années 1870 que la gélatine est utilisée pour les films photographiques : elle est si sensible à la lumière qu’il est alors nécessaire de créer le concept d’obturateur pour réduire le temps d’exposition à la lumière. Le premier appareil photo à pellicule, en 1888, est par la suite commercialisé par Kodak.

Les pellicules sont des feuilles de gélatine contenant une suspension de cristaux d’iodure/de bromure/de chlorure d’argent sensibles à la lumière, recouverte d’un film transparent. On parle de photographie argentique, en noir et blanc.

Le passage de la photographie noir et blanc à la photographie en couleur est rendue possible par une multiplication des couches sur les pellicules : étant donnée la synthèse des couleurs, 3 couches différentes sont séparées, chacune d’elle étant sensible à une couleur primaire puis chromatisée par sa couleur complémentaire (dans le cas d’un négatif). Les premières photographies couleurs voient le jour vers 1880, et les premiers appareils photo en couleurs sont disponibles vers 1900.

Les évolutions sont ensuite importantes, que ce soit dans le rendu des couleurs qui s’améliore ou dans la qualité des photographies. Mais le grand changement qui s’opère au cours du XXème _{siècle est le passage à la photographie numérique qui se}

développe à partir de 1981.

L’information collectée, qui était analogique en argentique, devient discrète avec le numérique : il s’agit de la charge collectée par un capteur CCD, qui est proportionnelle à la quantité de lumière reçue. Au départ la résolution n’est pas très bonne en numérique mais l’évolution est rapide et la précision des appareils numériques finit par atteindre celle de l’argentique et la dépasse.

Pour former une image numérique en couleurs, le procédé est celui de la synthèse additive des couleurs. Il peut se faire de différentes façons, mais la plus courante utilise la matrice de Bayer. Chaque capteur RGB se sépare en 4 zones: une rouge,

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une bleue, et 2 zones vertes – la sensibilité de l'œil est élevée dans le vert donc les erreurs se voient plus dans le vert que dans les autres couleurs, c'est pourquoi il y a 2 fois plus de capteurs verts, pour réduire cette erreur. Après la capture de la valeur d'un pixel (codée sur un nombre donné de bits), les valeurs pour les 2 autres canaux sont déduites par interpolation avec les pixels voisins (voir figure I-9). Ce procédé est le plus courant pour la génération d’images numériques en couleurs. On obtient 3 images (une pour chaque couleur de capteur) qui correspondent aux trois canaux rouge, vert, bleu de l’image. Chaque pixel de l’image a donc 3 « coordonnées », une pour chaque canal. La combinaison des trois images donne l’image en couleurs.

Figure I-9 Matrice de Bayer

Si on code en 8 bits par exemple, chaque valeur de coordonnées de pixel est comprise entre 0 et 255. Une valeur de pixel (255,255,255) correspond à du blanc (car la synthèse additive des trois couleurs donne du blanc), et la valeur (0,0,0) donne du noir. Quand au rouge pur, il sera donné par un pixel (255,0,0).

La sensibilité des capteurs ne s’arrête pas au domaine visible. La plupart d’entre eux sont sensibles dans l’infrarouge, jusqu’à 1000 nm environ.

L’éclairage aussi a une grande importance en photographie : on peut éclairer une scène avec une lampe halogène, ou encore une lampe à incandescence ou une lampe UV. L’éclairage peut se faire de façon homogène sur la scène à éclairer - comme lorsque l’on éclaire un tableau avec deux lampes placées chacune à 45° de la normale au tableau – ou encore presque parallèlement au tableau, en éclairage rasant (pour mettre en évidence le relief du tableau).

Les optiques des appareils photographiques jouent un rôle majeur dans l’image générée (que cela soit en numérique ou en argentique), influençant la netteté de l’image, la couleur, la profondeur de champ... mais aussi filtrant (ou pas) une partie de la gamme spectrale.

Enfin, en photographie numérique uniquement, le post-traitement permet de passer de l’image brute (RAW) à l’image TIFF que l’on exploite habituellement. Ce post-

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traitement comprend de nombreuses transformations de l’image numérique brute, que ce soit au niveau des couleurs ou de l’image elle-même (luminosité, saturation, codage...), voir figure I-10 [Hunt 2004].

Figure I-10 - Traitement d'image numérique en automatique à partir d'un appareil photo

Dans le domaine du patrimoine en particulier, la photographie est une méthode non-invasive permettant d’avoir une vue d’ensemble des tableaux, et de caractériser ses altérations, ses pigments et sa composition. Elle est utilisée également comme support visuel (pour les analyses et les restaurations éventuelles). Plusieurs types de photographie existent et sont exploités dans l’analyse des œuvres d’art : la photographie en lumière directe, la photographie en lumière rasante, la réflectographie infrarouge, la photographie de la fluorescence d’ultraviolets, et les photographies en réflectance d’ultraviolet et d’infrarouge. L’examen photographique est fait en routine dès qu’un tableau est à l’étude, et donne de précieuses informations : dessin sous-jacent, pigments, changement de composition, étude des craquelures et des altérations.

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