Capteur et pixels : exercices corrigés de Seconde SNT

L'image est un quadrillage de $4000$ colonnes et $3000$ lignes de pixels.

Le nombre total de pixels est le produit de la largeur par la hauteur : $4000 \times 3000 = 12\,000\,000$ pixels.

Un mégapixel vaut $1\,000\,000$ pixels, donc $12\,000\,000$ pixels font $12$ mégapixels.

Nombre de pixels : $1600 \times 1200 = 1\,920\,000$ pixels.

Chaque pixel demande trois valeurs : rouge, vert et bleu.

Nombre de valeurs : $1\,920\,000 \times 3 = 5\,760\,000$ valeurs numériques.

Pour une composante : $2000 \times 3000 = 6\,000\,000$ valeurs.

Pour les trois composantes : $6\,000\,000 \times 3 = 18\,000\,000$ valeurs.

Avec un octet par valeur, le fichier pèse $18\,000\,000$ octets.

Conversion : $\dfrac{18\,000\,000}{1\,048\,576} \approx 17{,}17$ mégaoctets.

Surface : $24 \times 36 = 864\ \text{mm}^2$.

Nombre de cellules : $24\,000\,000$.

Densité : $\dfrac{24\,000\,000}{864} \approx 27\,778$ cellules par $\text{mm}^2$.

Surface de A : $24 \times 36 = 864\ \text{mm}^2$ ; densité de A : $\dfrac{24\,000\,000}{864} \approx 27\,778$ cellules par $\text{mm}^2$.

Surface de B : $6 \times 4{,}5 = 27\ \text{mm}^2$ ; densité de B : $\dfrac{12\,000\,000}{27} \approx 444\,444$ cellules par $\text{mm}^2$.

Rapport : $\dfrac{444\,444}{27\,778} = 16$. La densité de B est $16$ fois celle de A.

Interprétation : B a moins de pixels mais les entasse sur une surface $32$ fois plus petite, donc chaque cellule est bien plus petite. Or la qualité d'une image dépend aussi de la lumière que chaque cellule peut recevoir, pas seulement du nombre de pixels.⁵ Un capteur de grande surface et de faible densité capte la lumière avec plus de précision.⁵

Largeur : $\dfrac{4000}{1000} = 4$ ; hauteur : $\dfrac{3000}{750} = 4$. Chaque dimension est divisée par $4$.

Pixels avant : $4000 \times 3000 = 12\,000\,000$ ; pixels après : $1000 \times 750 = 750\,000$.

Rapport : $\dfrac{12\,000\,000}{750\,000} = 16$. Le nombre de pixels est divisé par $4 \times 4 = 16$.

Affirmation 1 : photosite. Les photosites sont les cellules du capteur, et un microfiltre rouge, vert ou bleu peut être placé devant chacun.³

Affirmation 2 : pixel. Le pixel est l'élément de l'image numérique, celui sur lequel agit un programme de traitement d'image.¹

Affirmation 3 : pixel. Le redimensionnement change les dimensions de l'image enregistrée, pas le capteur de l'appareil. C'est pour cela qu'on compare les résolutions du capteur et de l'image.²

Les capteurs sont monochromes. Un microfiltre rouge, vert ou bleu devant chaque photosite le rend sensible à une seule des trois couleurs.³

Chaque pixel ne reçoit donc qu'une composante. Les deux autres sont calculées par logiciel à partir des pixels voisins : c'est l'interpolation. Elle peut provoquer des artéfacts de couleur.³

Avec trois expositions successives (un filtre rouge, puis vert, puis bleu), chaque point reçoit les trois informations et l'interpolation disparaît : c'est l'avantage.³

La limite : les trois prises de vue ne sont pas simultanées, donc cette méthode ne convient pas à un sujet en mouvement.³