Thème : IMAGE

Thème : IMAGE
Chap 2 : LES PERIPHERIQUES
1) RAPPEL : L’OEIL :
L’œil peut être assimilé à un système optique comprenant :
- une lentille convergente : le cristallin
- une surface sensible : la rétine
- une mosaïque de capteurs : les cônes (130 millions) et les bâtonnets (6 à 7 millions), le
diamètre des cônes étant plus petit que celui des bâtonnets, plus on s’éloigne de la partie
centrale plus les cônes sont rares.
La macula (2 à 3 mm) essentiellement constituée de cônes permet la vision de jour.
La fovéa (1,3 à 1,5 mm) est une région de la rétine située dans la macula près de l’axe optique de l’œil où
l’acuité y est maximale. (= tâche jaune)
Le diamètre moyen de ces « pixels physiologiques » est de 5 µm = 5.106 m.
La définition rétinienne de la macula est donc de 1/5.106 = 200000 points par mètre soit 2000 points par
cm et donc 5080 points par pouce : résolution de la rétine : 5080 dpi.
Le pouvoir séparateur de l’œil est l’angle sous lequel doivent être vus deux points pour être séparés :
il est de 5µm / 15mm = 3,33.104 rad

exemple : à une distance d = 30cm de vos yeux, deux points d’un document doivent être séparés de
moins de 0,1mm pour que la trame soit invisible. Il faut donc, au moins, un point tous les 0,1mm soit 254
dpi.
2) CAPTEUR CCD :
Capteur lumineux CCD : Charge Coupled Device : Dispositif à Transfert de Charge.
C’est un ensemble de minuscules photodiodes appelées aussi photosites. Par effet photoélectrique, les
photons de lumière sont transformés en charge électrique proportionnelle à la quantité de lumière reçue.
Ce signal est ensuite numérisé, traité puis stocké.
Si l’on utilisait directement les données fournies par ce capteur, on obtiendrait une image en noir et blanc.
Pour avoir une image en couleur il faut « spécialiser chaque photosite pour une couleur primaire (R, V ou
B).
Pour cela on utilise un filtre de Bayer constitué d’un quadruplet de filtres colorés collés à un quadruplet de
photosites pour pouvoir reconstituer un point image élémentaire (pixel) en couleur :
Chaque quadruplet est composé de 2 éléments verts pour seulement 1 rouge et 1 bleu pour tenir compte
de la sensibilité de l’œil humain.
On place également un filtre passe-bas ou anti-aliasing chargé de répartir par diffusion les points trop fins
de l’image. (cf animation ccd)
(les capteurs CCD sont plus chers que les capteurs CMOS)
Motif de
Bayer
Capteur ccd + filtres colorés
zoom
Macula de
l’oeil
Centre
optique de
l’oeil
5µm
3,33.104 rad
15mm
30cm
3m
3 km
0,1mm
1mm
1 m
254 dpi
25,4 dpi
oeil
(Le schéma n’est pas
à l’échelle)
2,54 dpi

3) APPAREIL PHOTO NUMERIQUE :
Un appareil photo numérique est composé d’un objectif, d’un diaphragme et obturateur, de capteurs et
d’un dispositif de stockage.
Objectif : formé de lentilles, il envoie l’image sur le capteur. Il permet de la focaliser, c’est-à-dire de la
rendre nette.
Diaphragme et obturateur : fonctionnement semblable à celui de l’iris de l’œil. On le ferme lorsqu’il y a
trop de lumière et on l’ouvre au maximum dans le cas contraire. Il permet d’ajuster la quantité de lumière
traversant l’objectif. On l’appelle l’ouverture de l’objectif dont voici les valeurs normalisées : 1 – 1,4 – 2 –
2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22 – 32 – 45 …
Le chiffre « 1 » représente l’ouverture maximale, donc plus le chiffre est petit, plus il y a de lumière qui
passe.
Sur les objectif à focale variable, le chiffre est précédé de « f » : exemple « f2 ».
Les vitesses d’obturation sont elles aussi standardisées : 2 – 1 – 1/2 – 1/4 - 1/8 – 1/15 – 1/30 – 1/60 –
1/125 – 1/250 – 1/500…
L’unité est la seconde : pose de 2 secondes par exemple.
Capteurs : ils transforment la lumière reçue en signal électrique. La principale caractéristique du capteur
est sa définition, c’est-à-dire le nombre maximal de points qui composent l’image. Exemple : un capteur de
307 200 pixels (ou points) est capable de reconstituer une image de 640 x 480 pixels.
Résolution standard
de l’image
Nombre de pixels
Taille de l’image non
compressée (en 24 bits)
Rapport
largeur/hauteur
Dénomination
640 x 480
307200 = 0,30MPixels
900 Ko
4/3
VGA
800 x 600
480000 = 0,48MPixels
1,37 Mo
4/3
SVGA
1024 x 768
786432 = 0,79MPixels
2,25 Mo
4/3
XGA
1280 x 1024
1,31MPixels
3,75 Mo
5/4
Megapixel (SXGA)
1600 x 1200
1,92MPixels
5,49 Mo
4/3
Bi-megapixel (UXGA)
2048 x 1536
3,14MPixels
9 Mo
4/3
Tri-megapixel (SUXGA)
2272 x 1704
3,9MPixels
11 Mo
4/3
4,1-Megapixels
2560 x 1920
4,9MPixels
14 Mo
4/3
5,2-Megapixels

Le nombre de pixels actifs est inférieur au nombre total de pixels.
Remarque : les capteurs CCD ont une taille beaucoup plus petite que la surface sensible d’une pellicule
argentique.
La pellicule argentique mesure 24mm x 36 mm soit une diagonale de 43mm.
La diagonale des capteurs CCD sont de l’ordre de 15 mm (environ 0,6 pouce). La taille du capteur influe
directement sur la taille des photosites qui sont microscopiques (4 à 5 µm de côté).
Sensibilité spectrale du capteur CCD :
- Le capteur CCD modifie fortement l’aspect des couleurs en fonction de la température de l’éclairage :
lampe à filament, néon, lumière de jour…La balance des blancs doit pouvoir être réglée manuellement
avec l’appareil photo numérique.
- La sensibilité du capteur CCD n’est pas tout à fait linéaire avec l’éclairement notamment dans les forts et
faibles éclairages.
- Le capteur CCD est plus sensible que l’œil humain : il capte les UV proches mais aussi les IR. Possibilté
de faire de la photo IR avec un filtre approprié).
- Le capteur CCD est sensible au bruit de fond, au bruit de lecture ou de traitement, au bruit de
quantification pendant l’échantillonnage du signal analogique, au bruit thermique.
Stockage : sur des cartes mémoires : SmartMedia, CompactFlash, mini disque dur PCMCIA, ou
photoscopes réseau (qui envoient directement les photos par le réseau téléphonique hertzien sur le
disque dur du fournisseur d’accès) par exemple.
La capacité mémoire détermine le nombre de photos que l’on peut stocker. Exemple : un appareil photo
numérique MegaPixel fournit des photos de 640 Ko en compression jpg minimale.
Poids d’une image :
Appareil photo
numérique
Aucune compression
Compression jpg par 6
Compression jpg par
12
Compression jpg par
24
MegaPixel
3,75 Mo
640 Ko
320 Ko
160 Ko
Bi-Megapixel
5,49 Mo
937 Ko
469 Ko
235 Ko
Tri-MegaPixel
9 Mo
1,5 Mo
768 Ko
384 Ko
3) SCANNER :
Scanner à plat : le document à scanner est placé sur une plaque de verre. Une source de lumière blanche,
mobile sur un chariot, éclaire le document à scanner. Par réflexion sur des miroirs, la lumière renvoyée par
le document arrive sur le capteur CCD.
Longueur d’onde en nm
Sensibilité relative
400
600
800
1000
oeil
capteur

Scanner à tambour : Le document à scanner est placé sur un tambour tournant.
Résolution d’un scanner :
Résolution optique : en dpi (dot per inch = point par pouce) : elle dépend de la densité des cellules
photosensibles sur le capteur CCD (résolution horizontale) et du nombre de déplacements
élémentaires que le chariot est capable d’exécuter (résolution verticale).
Résolution par interpolation : pour améliorer le rendu des documents numérisés, entre deux points
effectivement numérisés, le scanner introduit un troisième point fictif dont la valeur se situe entre celle
des deux autres. Exemple : entre un point gris foncé et un point blanc, le scanner rajoute un point gris
clair. Avantage : on égalise les résolutions verticale et horizontale, on dispose alors de points carrés ;
on fait un lissage entre les points. Inconvénient : il y a parfois des erreurs, et on ne dispose plus de
rupture franche entre deux couleurs.
4) IMPRESSION :
imprimante jet d’encre :
- Têtes piézo électriques : les têtes de l’imprimante constituées de buses sont entourées par
un quartz piézo-électrique qui se déforme plusieurs fois par seconde grâce à un signal
impulsionnel. Les gouttes d’encre sont alors éjectées.
- Têtes thermiques : une résistance chauffe les buses. Des bulles se créent alors dans les
cartouches d’encre noire et couleurs (cyan, magenta et jaune) et provoquent ainsi la
projection de microgouttes d’encre sur le papier.
Par synthèse soustractive, ces encres mélangées forment d’autres couleurs (rouge, vert…). Les
imprimantes jet d’encre impriment lentement et les tirages obtenus sont chers et éphémères.
imprimante laser :
Un ionisateur de papier charge les feuilles positivement et un ionisateur de tambour charge le tambour
négativement. Le laser charge ensuite le tambour positivement en certains points. Par conséquent,
miroir
M
2
plaque de verre
document à scanner
capteur CCD
source de
lumière
blanche
miroir M
1
Rayon laser
feuille
décharge
Unité de
charge
+
+
+
toner
Unité de fixation
Cylindre
chauffant
tambour
Unité de charge de
la feuille de papier
Cylindre à
épreuves