SURFACES
SENSIBLES
PELLICULES
ARGENTIQUES
STRUCTURE D’UNE PELLICULE ARGENTIQUE
Formation d’un halo :
émulsion support lumière
Couche anti-halo :
Couche anti-halo
Cette couche est éliminée au moment du développement
L’EMULSION
Elle est composée :
- de gélatine (photographiquement neutre)
- de cristaux d’halogénures d’argent (photosensibles)
Pellicule de prise de vue
L’EMULSION
Elle est composée :
- de gélatine (photographiquement neutre)
- de cristaux d’halogénures d’argent (photosensibles) Elle est également composée d’additifs :
- Colorants sensibilisateurs
Spectrographe d’une émulsion ordinaire
SENSIBILITE SPECTRALE DE L’EMULSION Emulsions ordinaires
L’EMULSION
Elle est composée :
- de gélatine (photographiquement neutre)
- de cristaux d’halogénures d’argent (photosensibles) Elle est également composée d’additifs :
- Colorants sensibilisateurs
Spectrographe d’une émulsion orthochromatique
SENSIBILITE SPECTRALE DE L’EMULSION Emulsions orthochromatiques
1918
L’EMULSION
Elle est composée :
- de gélatine (photographiquement neutre)
- de cristaux d’halogénures d’argent (photosensibles) Elle est également composée d’additifs :
- Colorants sensibilisateurs
SENSIBILITE SPECTRALE DE L’EMULSION Emulsions orthochromatiques
1918
L’EMULSION
Elle est composée :
- de gélatine (photographiquement neutre)
- de cristaux d’halogénures d’argent (photosensibles) Elle est également composée d’additifs :
- Colorants sensibilisateurs
SENSIBILITE SPECTRALE DE L’EMULSION Emulsions panchromatiques
1977
L’EMULSION
Elle est composée :
- de gélatine (photographiquement neutre)
- de cristaux d’halogénures d’argent (photosensibles) Elle est également composée d’additifs :
- Colorants sensibilisateurs - Coupleurs
Les coupleurs sont des corps chimiques qui, au cours du développent d’un film couleur, donnent naissance aux colorants des images jaunes, magenta et cyan respectivement dans les couches sensibles au bleu, vert et rouge. (voir pellicules en couleur).
- Agents durcisseurs
Permettent de contrôler la fluidité de l’émulsion pour mieux la répartir sur le support lors de son étendage sur le support.
- Agents mouillants
Améliorent l’adhésion de l’émulsion au support
- Anti-mousses
Suppriment les mousses qui se forment au moment de l’étendage de l’émulsion sur le support.
LE SUPPORT
Premier support en nitrate de cellulose
❶
- Transparent - Souple - Résistant - Indéformable
- Très facilement inflammable
LE SUPPORT
Premier support en nitrate de cellulose
❶
- Transparent - Souple - Résistant - Indéformable
- Très facilement inflammable
LE SUPPORT
Premier support en nitrate de cellulose
❶
- Transparent - Souple - Résistant - Indéformable
- Très facilement inflammable
LE SUPPORT
Premier support en nitrate de cellulose
❶
- Transparent - Souple - Résistant - Indéformable
- Très facilement inflammable
Support en tri-acétate de cellulose
❷
Obligatoire depuis 1951
LE SUPPORT
Premier support en nitrate de cellulose
❶
- Transparent - Souple - Résistant - Indéformable
- Très facilement inflammable
Support en tri-acétate de cellulose
❷
Support en polyester
❸
Obligatoire depuis 1951
Utilisé depuis la fin des années 1985 comme support des copies d’exploitation argentiques destinées aux salles de cinéma, il remplace désormais le support tri- acétate sauf pour les négatifs (principalement de la marque Kodak) car sa trop grande résistance mécanique peut mettre en danger l’intégrité du mécanisme et les griffes d’une caméra.
FABRICATION DES SUPPORTS
Les pellicules 35 mm destinées à la prise de vue sont conditionnées en bobines de122 m. Combien de pellicules peut-on fabriquer à partir d’un seul rouleau ?
- Dans le sens de la largeur : 1400 mm / 35 mm = 40
- Dans le sens de la longueur : 2400 m / 122 m = 19.67
Soit en réalité 38 car on considère que l’émulsion peut présenter des défauts de fabrication sur les bords du rouleau.
Soit en réalité 19 pour les mêmes raisons que précédemment en début et en fin de rouleau.
On pourra donc fabriquer : 19 x 38 = 722 bobines identiques sur un même rouleau
Le support se présente sous la forme de rouleaux de plus d'un mètre de large et de plusieurs centaines de mètres de long.
CHAQUE ROULEAU S’APPELLE UN AXE
Conditionnement en axes de 2400 m x 1.40 m
Document Kodak
ETENDAGE DE L’EMULSION SUR LE SUPPORT
L’émulsion est maintenue à température constante (entre 32 et 38°C) au moyen d’un bain-marie, dans une cuve à niveau constant.
Le support est au préalable enduit d’une couche très mince d’un liant appelé substratum.
Le substratum est destiné à faciliter l’adhérence mutuelle des deux matières (émulsion / support).
- Enduction par trempage :
Dans le procédé d’étendage par trempage, le support défile lentement et régulièrement sous un rouleau d’ébonite plongé dans une auge pleine d’émulsion. L’émulsion adhère au support et forme une couche régulière et constante.
- Enduction par rouleau lécheur :
Plus complexe à mettre en œuvre que la précédente, cette technique consiste à utiliser un rouleau auxiliaire qui trempe en permanence dans le réservoir d’émulsion, et qui, en tournant, dépose l’émulsion sur le support. Les deux rouleaux ne se touchent pas.La vitesse et le diamètre du rouleau auxiliaire déterminent la quantité d’émulsion emportée.
ETENDAGE DE L’EMULSION SUR LE SUPPORT
L’émulsion est maintenue à température constante (entre 32 et 38°C) au moyen d’un bain-marie, dans une cuve à niveau constant.
Le support est au préalable enduit d’une couche très mince d’un liant appelé substratum.
Le substratum est destiné à faciliter l’adhérence mutuelle des deux matières (émulsion / support).
- Egalisation par jet lamellaire d’air comprimé : - Extrusion de l’émulsion à travers une fente oblique inférieure :
Quelle que soit la méthode d’enduction employée, l’épaisseur de l’émulsion couchée sur le support n’excède pas 25 µ.
SECHAGE ET CONDITIONNEMENT DES FILMS
Après l’étendage de l’émulsion sur son support, le film subit l’action d’un courant d’air froid puis est séché pendant plusieurs heures dans de longs séchoirs de 80 à 100 mètres de long.
Auge contenant l’émulsion liquide Rouleau de
film vierge
Armoire de refroidissement
Tunnel de séchage
Rouleau de
film couché
LES FINITIONS
Les opérations de finition consistent à obtenir les produits finis à partir d'axes émulsionnés de grande largeur. Selon les produits, on trouvera tout ou partie des opérations suivantes :
- découpe en bandes de 16 ou 35 mm - perforation
- bobinage
- conditionnement.
Document Kodak
IDENTIFICATION DES BOBINES
Une émulsion correspond à un type de pellicule commercialisée par le fabricant.
Par exemple chez KODAK, la 5218 est une pellicule 35 mm de 500 EI tungstène.
Chaque fois que l’on fabrique à nouveau ce type de pellicule, on accompagne son nom d’un numéro d’émulsion. Exemple ici : 322.
Ce numéro permet de savoir précisément quand et où l’émulsion a été fabriquée.
Une même émulsion permet la fabrication de plusieurs axes. Chaque axe est lui- même repéré par un numéro. Les bobines de 305 m ou de 122 m issues d’un même axe sont elle-même rigoureusement repérées par un numéro.
Indice d’exposition en lumière tungstène sans filtre
Indice d’exposition en lumière du jour avec filtre Wratten 85
Partie supérieure de l’étiquette pelliculable.
Elle peut être placée sur le magasin de la caméra
« Pas » de perforation en microns
Barres de couleurs pour identifier le film
Largeur du film
Type de perforation
Code technique
du film Numéro
d’émulsion
Numéro d’axe
Numéro de catalogue
Longueur de la bande en mètres
Type d’enroulement
SAVOIR LIRE UNE ETIQUETTE DE BOITE DE PELLICULE
NOTIONS
CHIMIE DE
ARGENTIQUE
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
Les Halogénures d’Argent constituent la partie photosensible de l’émulsion.
Ces cristaux sont répartis dans une gélatine qui leur procure un environnement tampon et stabilise certaines réactions.
Le bromure d’argent [AgBr] est l’halogénure le plus employé en photo.
Formule chimique :
Ag Br Ag + Br -
Ag Br
L’ion argent est plus petit :
Forme ionique:
+ -
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
Cristal « théorique » de Bromure d’Argent
Cristal « réel » de Bromure d’Argent comportant des
imperfections
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
Les cristaux de Bromure d’Argent contiennent des imperfections : fissures, cisaillements mais aussi des impuretés constituées par des atomes ou des molécules étrangères.
Sans ces imperfections, aucune image ne pourra se former dans l’émulsion.
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
❶ EXPOSITION
Ag Br
- +
Chaque photon de lumière qui vient frapper un cristal de Bromure d’Argent éjecte l’électron supplémentaire de l’ion Bromure.
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
❶ EXPOSITION
Les électrons éjectés qui ont beaucoup trop d’énergie pour être absorbés par les ions Argent, continuent leurs chemins à travers tout le cristal.
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
❷ FORMATION DE L’IMAGE LATENTE
Les électrons éjectés qui ont beaucoup trop d’énergie pour être absorbés par les ions Argent, continuent leurs chemins à travers tout le cristal.
Jusqu’à être piégés dans une imperfection (défaut local du cristal ou impureté sous la forme d’un atome ou d’une molécule étrangère).
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
❷ FORMATION DE L’IMAGE LATENTE
L’accumulation locale de ces électrons fini par créer un champ électrique négatif qui attire à lui les ions Argent positifs mal intégrés dans le cristal
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
L’accumulation locale de ces électrons fini par créer un champ électrique négatif qui attire à lui les ions Argent positifs mal intégrés dans le cristal.
La combinaison de chaque ion Argent positif avec un électron donne naissance à un atome d’Argent métallique.
On se retrouve donc avec une petite accumulation d’atomes d’ Argent métallique qui correspond à un « germe de développement ».
Tous les cristaux de l’émulsion qui contiennent ce
« germe » forment ensemble ce qu’on appelle l’image latente.
❷ FORMATION DE L’IMAGE LATENTE
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
❷ FORMATION DE L’IMAGE LATENTE
On se retrouve donc avec une petite accumulation d’atomes d’ Argent métallique qui correspond à un « germe de développement ».
Tous les cristaux de l’émulsion qui contiennent ce
« germe » forment ensemble ce qu’on appelle l’image latente.
❸ ACTION DU REVELATEUR
DE L’INFLUENCE DE LA LUMIERE SUR LES CRISTAUX DE BROMURE D’ARGENT
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
A notre échelle, cette image n’est pas suffisamment contrastée pour être exploitable : il n’y a quasi aucune différence visible entre un cristal exposé à la lumière et un cristal non exposé.
C’est là qu’intervient la fonction du révélateur: renforcer la différence entre les cristaux exposés et ceux non exposés en finissant la transformation complète du cristal exposé en Argent métallique à partir de son germe de développement.
Bromure d’argent non exposé (ou peu exposé)
+ REVELATEUR (pas de changement)
Bromure d’argent exposé
+ REVELATEUR Ag + REVELATEUR OXYDE
TRAITEMENT DES NEGATIFS NOIR ET BLANC
1 – L’EXPOSITION
2 – PASSAGE AU REVELATEUR
TRAITEMENT DES NEGATIFS NOIR ET BLANC
1 – L’EXPOSITION
2 – PASSAGE AU REVELATEUR 3 – PASSAGE AU BAIN D’ARRET
Lavage
4 – PASSAGE AU FIXATEUR Lavage
5 – SECHAGE
CAPTEURS
NUMERIQUES
IMAGE NUMERIQUE / IMAGE ANALOGIQUE
Une image numérique peut se définir par un ensemble fini de valeurs entières
Si on connait cette suite de valeurs, on peut reproduire une copie exacte de l’image d’origine.
On appelle IMAGE NUMERIQUE toute image (dessin, icône, photographie…) acquise, créée ou stockée sous forme binaire (suite de 0 et de 1)
Une image analogique est liée à un support matériel (pellicule film, pigments de peinture et toile…)
Impossibilité de reproduire à l’identique l’image d’origine. Chaque copie est nécessairement dégradée par rapport à l’original.
IMAGE NUMERIQUE
Une image numérique contient un nombre fini de points appelés pixels.
Les pixels sont situés sur une grille régulière.
A chaque pixel de la grille est associé une couleur ou une nuance de gris.
Un capteur est une matrice composée de photosites permettant d’analyser et de transformer un signal lumineux en courant électrique.
NOTION DE CAPTEUR « NUMERIQUE »
CAPTEUR
Le capteur numérique est constitué de millions de cellules photosensibles appelées PHOTOSITES.
Signal analogique
Signal numérique
Le capteur convertit la lumière en charges électriques proportionnelles à l’énergie lumineuse reçue.
Il fournit un signal analogique qui sera ensuite traité par la caméra pour donner un signal numérique.
0
Caméra numérique :
NOTION DE CAPTEUR « NUMERIQUE »
CAN*
* Convertisseur Analogique / Numérique
Un capteur numérique contient un nombre fini d’éléments photosensibles appelés photosites.
Les photosites sont situés sur une grille régulière.
A chaque photosite de la grille est associé une charge électrique proportionnelle à la quantité de lumière reçue.
La taille d’un photosite peut varier, suivant les capteurs, de 3 à 30 mm.
PHOTOSITE
Le photosite est la zone élémentaire de la zone image d’un capteur.
Un photosite est constitué d’un support de silicium pur (qu’on appelle le substrat) sur lequel on a déposé un isolant et une électrode, tous deux étant transparents.
La surface photosensible d’un photosite représente seulement le quart ou le tiers de sa superficie.
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
Substrat de Silicium (Si) pur
+
_
TENSION DE POLARISATION
PHOTOSITE
Lorsqu’un photon arrive sur le photosite, il traverse l’électrode transparente et l’isolant également transparent, pour atteindre les atomes de Silicium (Si)
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
+
_
TENSION DE POLARISATION
Si Si Si Si Si
Atomes de Silicium (Si)
EXPOSITION D’UN PHOTOSITE
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
+
_
TENSION DE POLARISATION
Si Si Si Si
+
e
Atome de Silicium ayant perdu 1 électron
Il libère un électron (chargé négativement) de chaque atome de silicium rencontré.
EXPOSITION D’UN PHOTOSITE
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
+
_
TENSION DE POLARISATION
+
Atomes de Silicium ayant perdu 1 électron
e e e e e
e e
+ + + +
+ + +
e e e e
+
e+
+ +
Les charges négatives ainsi formées sont « stockées » dans le photosite en surface de la couche de substrat (appelée zone de déplétion) grâce à l’action de l’électrode chargée positivement.
Zone de déplétion
EXPOSITION D’UN PHOTOSITE
Le nombre d’électrons accumulés dans la zone de déplétion est directement proportionnel au nombre de photons incidents, donc à la quantité de lumière reçue
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
+
_
TENSION DE POLARISATION
TEMPS D’INTEGRATION
+
Atomes de Silicium ayant perdu 1 électron
e e e e e
e e
+ + + +
+ + +
e e e e
+
e+
+ +
Zone de déplétion
Le temps pendant lequel les électrons s’accumulent en zone de déplétion s’appelle le temps d’intégration :
Le nombre d’électrons accumulés dans la zone de déplétion est directement proportionnel au nombre de photons incidents, donc à la quantité de lumière reçue
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
+
_
TENSION DE POLARISATION
TEMPS D’INTEGRATION
+
Atomes de Silicium ayant perdu 1 électron
e e e e e
e e
+ + + +
+ + +
e e e e
+
e+
+ +
Zone de déplétion
Le temps d’intégration correspond en prise de vue au temps d’exposition, également appelé temps de pose.
En prise de vue à 25 im/s ce temps est égal à 1/50 s
En prise de vue à 24 im/s ce temps est égal à 1/48 s
Le temps pendant lequel les électrons s’accumulent en zone de déplétion s’appelle le temps d’intégration :
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
+
_
TENSION DE POLARISATION
+
Atomes de Silicium ayant perdu 1 électron
e e e e e
e e
+ + + +
+ + +
e e e e
+
e+
+ +
Zone de déplétion
Reste à transmettre les charges accumulées dans chaque photosite vers les registres de stockage, de manière à libérer les cellules qui ont assuré la capture de la lumière pour qu’un autre cycle d’acquisition puisse être effectué.
TRANSFERT DES CHARGES ACCUMULEES DANS LES PHOTOSITES
Electrode transparente chargée positivement
Couche isolante transparente En dioxyde de silicium
(SiO2)
+
_
TENSION DE POLARISATION
+
Atomes de Silicium ayant perdu 1 électron
e e e e e
e e
+ + + +
+ + +
e e e e
+
e+
+ +
Zone de déplétion
Reste à transmettre les charges accumulées dans chaque photosite vers les registres de stockage, de manière à libérer les cellules qui ont assuré la capture de la lumière pour qu’un autre cycle d’acquisition puisse être effectué.
TRANSFERT DES CHARGES ACCUMULEES DANS LES PHOTOSITES
Selon la technologie utilisée, la phase de transfert est : - soit globale : capteurs CCD
(même durée et même borne temporelle de l'intégration pour tous les éléments)
- soit glissante : capteurs CMOS
(l'intégration est décalée pour chaque pixel)
.
- Capteurs CCD
Les capteurs CCD se composent d'une matrice de cellules photosensibles qui transfèrent la charge vers un collecteur qui transfère à son tour l’ensemble des charges vers le convertisseur analogique / numérique (CAN)Porte de transfert Photodiodes
Registre à décalage « vertical » : il comprend autant de cellules qu’il y a de lignes utiles dans la trame.
Registre à décalage « horisontal » : il comprend autant de cellules qu’il y a de registres « verticaux ».
Sortie Du Capteur
(Charge-Coupled Device)
Le capteur CCD convertit les charges lumineuses en tensions électriques à la sortie des photosites en un point unique.
TRANSFERT GLOBAL (Global shutter)
- Capteurs CCD
Les capteurs CCD se composent d'une matrice de cellules photosensibles qui transfèrent la charge vers un collecteur qui transfère à son tour l’ensemble des charges vers le convertisseur analogique / numérique (CAN)(Charge-Coupled Device)
PRINCIPE DU TRANSFERT DES CHARGES
TRANSFERT GLOBAL (Global shutter)
- Capteurs CCD
Les capteurs CCD se composent d'une matrice de cellules photosensibles qui transfèrent la charge vers un collecteur qui transfère à son tour l’ensemble des charges vers le convertisseur analogique / numérique (CAN)(Charge-Coupled Device)
TRANSFERT GLOBAL (Global shutter)
- Capteurs CMOS
(Complementary Metal Oxyde Semiconductor)
Microphotographie de la surface d'un CMOS.
Nous sommes à l'échelle de 2.5 microns par pixel !
C'est le principe le plus simple: la quantité de charge accumulée est directement évaluée par une connexion temporaire à une ligne de lecture.
Chaque photosite possède son propre amplificateur qui transmet la charge directement, via la ligne de lecture, au convertisseur (CAN = Convertisseur Analogique / Numérique).
TRANSFERT GLISSANT (Rolling shutter)
- Capteurs CMOS
(Complementary Metal Oxyde Semiconductor)
Microphotographie de la surface d'un CMOS.
Nous sommes à l'échelle de 2.5 microns par pixel !
C'est le principe le plus simple: la quantité de charge accumulée est directement évaluée par une connexion temporaire à une ligne de lecture.
C’est le système utilisé aujourd’hui sur la majorité des appareils photos et des caméras de cinéma.
TRANSFERT GLISSANT (Rolling shutter)
CYCLE DE FONCTIONNEMENT D’UN CAPTEUR
Le cycle de fonctionnement d'un capteur est le suivant:
- intégration
(notion équivalente à celui d'exposition en photographie)- lecture
sérielle ou partiellement parallèle des charges produites dans les photosites- remise à 0
des photositescette fonction peut être maintenue active pendant un temps important sur certains capteurs et forme un obturateur électronique ou electronic shutter (le capteur n'intègre pas pendant cette phase)
Selon la technologie, la phase d'intégration est :
- soit globale (global shutter): capteurs CCD
(même durée et même borne temporelle de l'intégration pour tous les éléments)
- soit glissante (rolling shutter): capteurs CMOS
(l'intégration est décalée pour chaque pixel)
.
AVANTAGES et INCONVENIENTS DES INTEGRATIONS GLOBALES OU GLISSANTES (Global shutter / Rolling shutter)
TRANSFERT DES DONNEES EN INTEGRATION GLISSANTE (Rolling shutter) capteurs CMOS
L’image est scannée du haut vers le bas, photosite après photosite avec un décalage temporel de quelques microsecondes entre le premier et le dernier pixel.
AVANTAGES et INCONVENIENTS DES INTEGRATIONS GLOBALES OU GLISSANTES (Global shutter / Rolling shutter)
TRANSFERT DES DONNEES EN INTEGRATION GLISSANTE (Rolling shutter) capteurs CMOS
L’intégration des photosites étant décalée dans le temps, un capteur en rolling shutter peut entrainer des déformations sur l’image dans des scènes en mouvement)
Intégration glissante (rolling shutter) Intégration globale (global shutter)
AVANTAGES et INCONVENIENTS DES INTEGRATIONS GLOBALES OU GLISSANTES (Global shutter / Rolling shutter)
TRANSFERT DES DONNEES EN INTEGRATION GLISSANTE (Rolling shutter) capteurs CMOS
Intégration glissante (rolling shutter) Intégration glissante (rolling shutter)
AVANTAGES et INCONVENIENTS DES INTEGRATIONS GLOBALES OU GLISSANTES (Global shutter / Rolling shutter)
TRANSFERT DES DONNEES EN INTEGRATION GLISSANTE (Rolling shutter) capteurs CMOS
Intégration glissante (rolling shutter)
AVANTAGES et INCONVENIENTS DES INTEGRATIONS GLOBALES OU GLISSANTES (Global shutter / Rolling shutter)
TRANSFERT DES DONNEES EN INTEGRATION GLISSANTE (Rolling shutter) capteurs CMOS
Intégration glissante (rolling shutter)
AVANTAGES et INCONVENIENTS DES INTEGRATIONS GLOBALES OU GLISSANTES (Global shutter / Rolling shutter)
TRANSFERT DES DONNEES EN INTEGRATION GLISSANTE (Rolling shutter) capteurs CMOS
Intégration glissante (rolling shutter)
Inclinaison des verticales en raison du rolling shutter, qui n’affecte pas le cycliste, car la photo a été prise en le maintenant cadré à gauche, par déplacement de l’appareil pendant la rafale.
AVANTAGES et INCONVENIENTS DES INTEGRATIONS GLOBALES OU GLISSANTES (Global shutter / Rolling shutter)
TRANSFERT DES DONNEES EN INTEGRATION GLOBALE (Global shutter) capteurs CCD
Le trait distinctif majeur entre un obturateur global (Global Shutter) et un obturateur glissant est le temps de réponse pendant la phase d’exposition.
Avec un obturateur global (Global Shutter), toutes les informations existantes sont d’abord supprimées des pixels, puis cet état est mesuré.
Les pixels sont ensuite ouverts tous ensemble de manière électronique à la lumière, c’est le début de la phase d’exposition active.
À la fin du temps d’exposition, les informations de chargement sont enregistrées simultanément dans une zone insensible à la lumière.
Ces informations sont ensuite converties ligne par ligne en niveaux de gris par des capteurs CCD et transférées.
Les images prises avec un capteur à obturateur global sont exemptes de tout artéfact généré par le mouvement, car il s’agit d’instantanés, de clichés.
COMPARAISON DES RENDUS PHOTOGRAPHIQUES CDD / CMOS
CCD CMOS
- Plus grande sensibilité à la lumière - Le transfert s’effectue ligne par ligne
(Global shutter)
- Signal recueilli plus fort, donc moins amplifié - Moins grande dynamique
- Peu sensible aux faibles lumières - Coût de fabrication élevé (env. 100€)
- Consommation électrique relativement forte
- Moins grande sensibilité à la lumière - Chaque photosite est indépendant
(Rolling shutter)
- Signal recueilli plus faible, donc davantage amplifié - Plus grande dynamique (15 diaph)
- Plus grande sensibilité aux faibles lumières - Faible coût de fabrication (env. 10€)
- Faible consommation électrique (100 fois moins qu’un CCD)
LES CAPTEURS ACTUELS
- Moins grande sensibilité à la lumière - Chaque photosite est indépendant
(Rolling shutter)
- Signal recueilli plus faible, donc davantage amplifié - Plus grande dynamique (15 diaph)
- Plus grande sensibilité aux faibles lumières - Faible coût de fabrication (env. 10€)
- Faible consommation électrique (100 fois moins qu’un CCD)
CMOS
Aujourd’hui, la technologie permet d’introduire dans chaque photosite d’un capteur CMOS une mémoire tampon qui permet de transformer le rolling shutter en global shutter.
Attention : tous les capteurs CMOS actuellement sur le marché ne bénéficient pas obligatoirement de cette technologie et plus particulièrement les capteurs à très haute résolution.
PROBLEME :
La tendance actuelle qui vise à obtenir toujours plus de pixels sur une surface en constante réduction aboutit à un compromis extrême, car un pixel doit loger beaucoup de composants.
Pour parvenir à des pixels encore plus petits ou pour permettre à un smartphone d’afficher une résolution en mégapixels à deux chiffres, le pixel doit tenir dans la plage du 1 µm. Cela oblige à abandonner des composants, tels que la mémoire tampon dans le pixel.
L’intégration globale n’est alors plus possible.
DE L’INCONVENIENT DE L’INTEGRATION GLOBALE DANS LES CAPTEURS CMOS
Un capteur CMOS à obturateur glissant présente néanmoins deux avantages par rapport à son homologue à obturateur global.
❶ Meilleure qualité d’image grâce à l’abandon de la mémoire tampon ❷ Pas d’images fantômes
La photo à gauche présente un capteur à obturateur global (Global Shutter) avec un temps d’exposition extrêmement court et un gain élevé. La trace de zones claires dans l’image est nettement visible ; à droite, avec un capteur à obturateur glissant (Rolling Shutter), l’image ne présente aucune trace.
Uniquement dans le cas d’une situation extrême pour tout
capteur : énormément de lumière et un temps d’exposition simultané très
court dans des grandeurs comprises entre 10 et 30 µs.
Sensibilité spectrale d’une émulsion cinéma
Longueurs d’onde en nanomètres
Efficacité lumineuse relative spectrale
Sensibilité spectrale d’un capteur numérique :
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
Contrairement aux pellicules argentiques, les capteurs numériques
sont très sensibles aux
infra-rouges
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
IR = Infra-Rouge AA = Anti Aliasing
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
VARICAM LT PANASONIC
Filtre infrarouge démontable
ENS Louis Lumière – Laboratoire de sensitométrie & colorimétrie / janvier 2017
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
© Philippe ROSS (AFC)
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
© Philippe ROSS (AFC)
© Philippe ROSS (AFC)
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
© Philippe ROSS (AFC)
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
© Philippe ROSS (AFC)
SENSIBILITE SPECTRALE DES CAPTEURS
© Philippe ROSS (AFC)
FILTRE ANTI-ALIASING
(On l’appelle aussi ANTI-CRENELAGE ou ANTI-ESCALIER)
FILTRE ANTI-ALIASING
(On l’appelle aussi ANTI-CRENELAGE ou ANTI-ESCALIER)
Photo originale = 12.6 Mp Agrandie au format 2 x 3 mDocument brut agrandi au format 2 x 3 m sans correction Le même après application d’un filtre anti aliasing d’une intensité de 100% sur un rayon de 2 pixels
L’effet d’aliasing affecte surtout les petits motifs de l’image inclinés ou contrastés
Si un motif présente une épaisseur inférieure à la taille d’un pixel (un trait par exemple), la position de cette ligne sera indéterminée à l’échelle microscopique et le dispositif ne pourra pas l’afficher à son emplacement exact.
Une solution pour lisser cet aspect irrégulier consiste à rendre les détails les plis fins aussi large que les pixels pour éviter ce saut intempestif entre lignes et colonnes.
On peut également ajouter des pixels gris pour accentuer subjectivement l’effet dégradé, ce qui donnera l’impression visuelle de lisser la ligne oblique tout en la replaçant approximativement dans sa position réelle à l’échelle microscopique.
C’est la fonction du filtre anti-aliasing.
FILTRE ANTI-ALIASING
(On l’appelle aussi ANTI-CRENELAGE ou ANTI-ESCALIER)
FILTRE ANTI-ALIASING
(On l’appelle aussi ANTI-CRENELAGE ou ANTI-ESCALIER)
FILTRE ANTI-ALIASING
Quand se manifeste l’effet d’aliasing ?
Cet effet se produit au cours de l’échantillonnage numérique lors de la conversion du signal analogique en provenance du capteur en signal numérique (CAN)
CAPTEUR
Signal analogique
Signal numérique
CAN*
* Convertisseur Analogique / Numérique
SIGNAL ANALOGIQUE
Échantillonnage
Quantification
Codage
SIGNAL NUMERIQUE
1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0
CONVERSION ANALOGIQUE / NUMERIQUE (CAN)
❸
❷
❶
La conversion s’effectue en 3étapes
FILTRE ANTI-ALIASING
Le filtre anti-aliasing peut être :
- optique et placé dans la caméra devant le capteur, généralement combiné avec le filtre infra-rouge.
IR = Infra-Rouge AA = Anti Aliasing
Remarque importante :
Un filtre anti-aliasing ne peut pas corriger un crénelage existant.
Son principe est d’éviter que le capteur n’enregistre des détails inférieurs à ce qu’il peut résoudre en altérant légèrement la définition de l’image.
Il agit donc de manière préventive pour éviter l’apparition de l’effet.
FILTRE ANTI-ALIASING
Le filtre anti-aliasing peut être :
- optique et placé dans la caméra devant le capteur, généralement combiné avec le filtre infra-rouge.
- numérique : ce dernier s’applique à travers une fonction dans un logiciel de traitement d’image en
postproduction
NOTIONS
SENSITOMETRIE DE
ARGENTIQUE
NUMERIQUE ET
La SENSITOMETRIE est l'étude des surfaces sensibles.
Développée dès les années 30 par la société EASTMAN-KODAK, cette discipline technique est directement liée à l ’évolution de la prise de vue cinématographique et photographique.
Son adaptation vers les techniques numériques d’aujourd’hui est à la fois logique et indispensable.
La sensitométrie fait appel à une discipline particulière de la physique classique : la PHOTOMETRIE
La PHOTOMETRIE est l'art de mesurer le rayonnement lumineux tel qu'il est ressenti par la vision humaine, et, par extension, l'étude quantitative de la transmission de ce rayonnement.
SENSITOMETRIE
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
On mesurera l’intensité d’une source, c’est-à-dire
la quantité de lumière émise par
unité de temps
La CANDELA est l’intensité de lumière émise par le filament de carbone de
certaines lampes étalons conservées dans les laboratoires
nationaux de tous les pays.
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Intensité = 1 CANDELA
(I = 1 Cd)
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Intensité = 1 CANDELA
(I = 1 Cd)
1 mètre
1 m²
Flux = 1 LUMEN
(ɸ = 1 Lm)
Eclairement = 1 LUX
(E = 1 Lux)
Luminance = 1 CANDELA / METRE-CARRE
(L = 1 Cd/m²)
En plus de ces quatre grandeurs, on utilise en
photographie une cinquième grandeur faisant intervenir le temps d’exposition :
C’est la LUMINATION
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Intensité = 1 CANDELA
(I = 1 Cd)
1 mètre
1 m²
Flux = 1 LUMEN
(ɸ = 1 Lm)
Eclairement = 1 LUX
(E = 1 Lux)
Luminance = 1 CANDELA / METRE-CARRE
(L = 1 Cd/m²)
La LUMINATION est le produit de l’éclairement du film
pendant la prise de vue par le temps d’exposition.
H = E
FILMx t
Si E est en Lux t en secondes
H est en Lux . seconde
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Intensité = 1 CANDELA
(I = 1 Cd)
1 mètre
1 m²
Flux = 1 LUMEN
(ɸ = 1 Lm)
Eclairement = 1 LUX
(E = 1 Lux)
Luminance = 1 CANDELA / METRE-CARRE
(L = 1 Cd/m²)
Lumination = 1 LUX . SECONDE
(H = 1 Lux.s)
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
1 mètre
1 m²
Eclairement = 1 LUX
(E = 1 Lux)
Grandeurs couramment utilisées en prise de vue :
Luminance = 1 CANDELA / METRE-CARRE
(L = 1 Cd/m²)
Cellule photoélectrique
Spotmètre
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Oculaire Prisme Capteur
Miroir escamotable
Système de mesure de la lumière
Journée ensoleillée à midi de 50 000 à 100 000 lux
Journée ensoleillée dans l'après-midi 35 000 lux
Ciel couvert 32 000 lux
Plateau de télévision 800 à 1 600 lux
Comptoir d'un grand magasin 500 à 700 lux
Guichet de gare 650 lux
Quai de station de métro 300 lux
Appartement, lampes domestiques 100 à 300 lux
Rue de nuit bien éclairée 20 à 100 lux
Lumière d'une bougie à 10 cm 10 lux
Pleine lune de 0.1 à 1 lux
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Quelques valeurs d’éclairement moyennes :
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Relation fondamentale entre l’éclairement produit par une source de lumière d’intensité donnée en fonction de la distance : L’éclairement du sujet est proportionnel à l’intensité I de la source et inversement proportionnel au carré de la distance séparant la source de l’objet.
E = I D²
E = Éclairement (en Lux) I = Intensité (en Cd)
D = Distance(en m)
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
D
2 x D
3 x D
E
E
E 4
9 E = I
D²
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
E = I
Diminution de l’éclairement en fonction de la distance D²
Dessin : Henri ALEKAN
Transmission de la lumière par un matériau :
On appelle transmission (ou transmittance) d’un matériau le rapport :
T = I O I T
Candela
Candela
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
I
OI
TMatière transparente
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
= I O I T O P =
T 1
Opacité d’un matériau :
Candela
Candela
On appelle opacité d’un matériau l’inverse de la transmission, c’est-à-dire le rapport :
I
OI
TMatière transparente
GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Densité :
On appelle densité D le logarithme de la transmittance :
D = log T = log = log I I O O - log I T I T
I
OI
TMatière transparente
Zone de Sur-exposition
Log H
0 1 2 3
D
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
Partie rectiligne
Épaule
Pied
Seuil Voile
ou D
minDensité maximale
Solarisation
Zone de sous-exposition
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
Courbe caractéristique « H & D » d’une émulsion :
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
Eff et de sol ar isa ti on
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
Eff et de sol ar isa ti on
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
SUJET
Courbe caractéristique « H & D » d’une émulsion :
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
NEGATIF
Courbe caractéristique « H & D » d’une émulsion :
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
0 D
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
Log H
0 1 2 3
Notion de Keylight : :
GRIS MOYEN KODAK
à 18 %
K
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
0 D
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
Log H
0 1 2 3
Notion de Keylight : :
K
Visage caucasien
Un visage de type caucasien réfléchit davantage de lumière que le gris moyen à 18 % (environ 2/3 de diaphragme en plus par rapport au keylight)
Environ
25 %
Log H
0 1 2 3
D
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
g
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
Contraste ou « Gamma » d’une émulsion :
g = D D D LogH
D
DD
LogHLe Gamma d’une émulsion est la tangente de l’angle g que forme la partie rectiligne de la courbe avec l’axe des logH
g
GRANDE LATITUDE DE POSE
Log H D
g ’
FAIBLE ECART DE DENSITES
SENSITOMETRIE DES FILMS NOIR ET BLANC
Contraste ou « Gamma » d’une émulsion :
g
FAIBLE LATITUDE DE POSE
Log H D
GRAND ECART DE DENSITES
