L'appareil photo numérique dispose d'un capteur présentant un réseau de millions de pixels minuscules pour produire l'image finale. Lorsque vous appuyez sur le déclencheur de votre appareil photo et que l'exposition est mesurée, chacun de ces pixels ou photosite se découvre pour recueillir et stocker des photons dans une cavité. Une fois la mesure de l'exposition achevée, l'appareil ferme chacun de ces photosites et tente ensuite d'évaluer comment les photons sont tombés dans chaque photosite. La quantité relative de photons dans chaque cavité est ensuite classée en différents niveaux d'intensité, dont la précision est déterminée par la profondeur (exprimée en bit 0 - 255 pour une image de 8 bit par pixel).

Une cavité est incapable de distinguer la quantité de couleur ce qui aurait pour conséquence de ne proposer que des images en niveaux de gris. Pour capturer des images en couleur, chaque cavité doit disposer d'un filtre placé sur elle qui ne permet la pénétration que d'une couleur particulière issue de la lumière. Pratiquement tous les appareils numériques actuels ne peuvent capturer que l'une des trois couleurs primaires dans chaque cavité, et ils se débarassent d'environ 2/3 de la lumière entrante. En conséquence, l'appareil doit rapprocher les deux autres couleurs primaires pour disposer des informations sur les trois couleurs à chaque pixel. Le format le plus courant de matrice de filtre de couleur est appelé matrice de Bayer.

Une matrice (ou mosaïque) de Bayer consiste à alterner des rangées de filtres de rouge-vert et de bleu-vert. Observez que la matrice de Bayer contient deux fois plus de capteurs pour le vert que pour le rouge ou le bleu. Chaque couleur primaire ne dispose pas d'une fraction égale de la superficie totale, car l'oeil humain est plus sensible au vert pâle qu'au rouge et au bleu. Cette multiplication des pixels verts produit une image qui semble moins bruyante et présente des détails plus fins que ce qui pourrait être obtenu si chaque couleur était traitée de manière égale. Ceci explique aussi pourquoi le bruit dans le canal vert est beaucoup plus faible que pour les deux autres couleurs primaires.

Remarque : Tous les appareils photo numériques utilisent une matrice de Bayer ou un procédé équivalent. Le capteur Foveon utilisée dans les Sigma SD9 et SD10 capte les trois couleurs à chaque emplacement de pixel. Les appareils de la marque Sony capturent quatre couleurs dans un tableau similaire: rouge, vert, bleu et vert émeraude.

La dernière étape, le "dématriçage" est le processus de traduction de cette matrice de Bayer des couleurs primaires dans une image finale qui contient des informations en couleur à chaque pixel.

Tailles et formats des capteurs des appareils numériques depuis le 24 x 36 mm.

Bon à savoir :
Les millions de pixels sont trop souvent présentés à tort comme un gage de qualité ou un critère déterminant du choix d'un appareil photo numérique. Il s'agit ici d'un pur argument commercial d'autant plus employé par les revendeurs qu'il est facile de croire que plus le nombre de pixels est élevé, meilleure est l'image. Malheureusement, la qualité d'un appareil photo numérique est avant tout liée à la taille de la surface de son capteur. En effet, disposer 12 millions de photosites sur le minuscule capteur d'un compact conduit à réduire la taille de ces photosites. Or, plus les photosites sont petits, moins ils captent de lumière. C'est la raison pour laquelle, les 12 millions de photosites disposés sur le capteur du Nikon D3s permettent d'obtenir des images d'une qualité très largement supérieure à n'importe quel appareil disposant de même nombre de pixels sur une surface de capteur plus réduite. C'est aussi ce qui explique l'énorme capacité de cet appareil en matière de prise de vue sous de faibles éclairages, sa sensibilité record (12800 ISO et un mode permettant d'atteindre 100 000 ISO), sans oublier le très faible bruit sur les images.

Depuis quelques temps déjà, les fabricants tentent d'améliorer les capteurs de dimensions réduites. Avec l'apparition des micro lentilles qui dirigent la lumière et l'amplifie sur les photosites, la qualité d'image des compacts (et surtout des téléphones portables équipés) s'est considérablement améliorée. Il n'en reste pas moins que la plupart de ces appareils ne sont pas réellement conçus pour produire de bonnes images.

Ce principe de la meilleure image au plus grand capteur est aussi très visible si l'on compare les photos issues des meilleurs Reflex 24x36mm avec les images réalisées à l'aide du dos numérique (Moyen-format) de 60 millions de pixels de l'Hasselblad H4D.

En savoir + :

• Capteur photographique (Wikipédia)
• Dématriçage (Wikipédia)
• Sensibilité ISO