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Comparaison entre l'œil et l'appareil photo
Ce billet s’amuse à analyser les performances de l'oeil comme si c'était un appareil photo
numérique, cette comparaison doit être prise avec du recul tant l'exercice est tiré par les
cheveux. Nous comparerons la vision humaine à:
 un capteur
 un objectif
 un boitier (l’électronique)
Pour finalement mettre en regard les performances de l'oeil et celles d'appareils photo
récents.
Comparaison Œil / Capteur numérique
L'oeil vu comme un capteur numérique
Format :
Le format désigne le rapport entre largeur et hauteur d'une image.

La plupart des appareils photo compacts ont un format 4:3, les bridges et les reflexs ont eux
un format 3:2.
La vision humaine est elle plus "large", de l'ordre de 16:9, ce qui a inspiré le monde de la
vidéo qui a adopté ces proportions.
Définition :
La définition indique le nombre de pixels présents sur le capteur.
Alors que ce fut un argument marketing clé la course aux méga-pixels semble se calmer, on
peut dire qu'autour de 24Mpx est représentatif des capteurs contemporains.
Il est très difficile de ramener l'oeil à des méga pixels, regardons d'abord ce qui permet à l'oeil
de voir:
 Des Cônes: environ 7 millions de cônes sont présents au centre du champ de vision, il
en existe trois types, chacun spécialisé dans la détection du Rouge, du Vert ou du Bleu
(exactement comme un pixel de capteur numérique qui décompose la lumière
en composantes RVB). Les cônes assurent la vision de jour (on parle de vision
diurne, ou photoptique).
 Des Bâtonnets: plus de 120 millions de bâtonnets sont répartis dans tout le champ de
vision, sauf au centre, ils ne distinguent pas les couleurs et sont seulement sensibles à
la luminosité, ils assurent la vision de nuit (vision nocturne / scotopique).
Les bâtonnets sont des variétés de cellules sensibles à la quantité de lumière et à
son intensité.
Ils sont responsables de la détection des mouvements dans notre champ de
vision et de la vision de nuit (vision nocturne).
Les cônes sont de petites cellules très sensibles à la lumière. On dit ainsi que les cônes sont des cellules
photosensibles. En moyenne, 7 millions de cônes sont situés dans chaque œil humain. Ils sont
responsables de la vison diurne alors que d'autres cellules de l'œil, dénommées bâtonnets, prennent en
charge la vision nocturne. Les cônes reçoivent la lumière du monde extérieur et traduisent les
informations reçues en impulsions électriques qui sont transmises au cerveau. Celui-ci traite les
informations reçues et les restitue sous forme d'image. Il existe trois types de cônes, sensibles à des
couleurs différentes : rouge, vert et bleu.
à noter qu'il y a une "zone aveugle" sans cônes ni bâtonnets:

Densité des bâtonnets et des cônes dans l'oeil
Pour pouvoir procéder à une analogie on peut considérer 2 choses:
 Le champ de vision "confortable" (permettant de distinguer les formes) de l'œil est de
40°.
 La résolution angulaire maximale de l'œil est de 1/60°
Si l'on ramène ces chiffres à un format de vision de 16:9 on obtient une définition de 8Mpx.
Sensibilité spectrale :
La sensibilité spectrale est l'étendue du spectre lumineux qu'il est possible d'observer.
C'est un pléonasme: l'œil perçoit le spectre du visible, de 380nm à 780nm, entre les ultra-
violets et les infrarouges, avec un pic de sensibilité autour de 560nm (à la limite entre le jaune
et le vert).
Attention: alors qu'un capteur est uniformément sensible à toutes les couleurs, la sensation de
luminosité perçue par l'œil dépend de la couleur, comme en témoigne cette courbe:

Sensibilité de l'oeil en fonction de la couleur
Le capteur d'un apn pourrait voir au delà de ce spectre mais des filtres limitent sa sensibilité
au spectre du visible.
Dynamique :
La dynamique représente l’intervalle entre la lumière la plus sombre et la lumière la plus
lumineuse qu'il est possible de distinguer.
Un capteur actuel va jusqu'à environ 14 EV, soit un rapport de 1 pour 16'000 (2^14) entre le
plus clair et le plus sombre qu'il puisse enregistrer.
EV : indice de lumination ou de luminance ou bien exposure value en anglais.
L'oeil peut s'adapter à une lumière allant de 0.001 lux à 10'000 lux, un rapport de 1 pour 10
millions, plus de 26EV !
Mais ce grand pouvoir d’accommodation est à pondérer: l'œil ne peut pas distinguer à la fois
les ombres et les lumières vives, il s'adapte en permanence aux conditions lumineuses, à la
manière d'un appareil photo dont on règle la sensibilité .
Profondeur de couleur :
La profondeur de couleur caractérise le nombre de couleurs distinguables.
Pour un capteur numérique cela dépend du nombre de bits utilisés pour coder les couleurs, les
capteurs dernière génération utilisent jusqu'à 24 bits ce qui permet de représenter 2^24 = plus
de 16 millions de couleurs.
L'œil lui est plus modeste, il distingue environ 8 millions de couleurs, que l'on peut ramener à

un codage sur 23 bits.
.
Comparaison Œil / Objectif photo
L'œil vu comme un objectif photo
Longueur focale :
C’est la distance entre le capteur d'un apn et le foyer optique de l'objectif.
De la longueur focale dépendent les champs de vision: plus la longueur focale est courte et
plus les champs de vision sont larges (l'image est "moins zoomée").
Tout est possible pour un objectif, de quelques mm (ultras grand-angle) à plusieurs centaines
de mm (pour les télé-objectifs).
Il n'est pas aisé de définir la longueur focale de l'œil, le champ de vision utile dépend des
applications: