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Cours photographie 08

Le fichier RAW

Je sais, je sais, je vous ai toujours cassé les … en vous disant « Le format RAW, c’est bien. C’est compliqué, mais c’est bien. Le format RAW, c’est la vie. »
Je me lance donc encore une fois dans le but de convaincre les derniers récalcitrants et les débutants, d’exprimer leur créativité par le RAW.

Dans toute chose, le plus important, est de comprendre le pourquoi du comment.

Qu’est ce qu’un fichier RAW ?

Tout d’abord il faut savoir que le fichier RAW n’est pas une image. Non je ne te prends pas pour un idiot. C’est comme avec la photographie argentique (analogique), on ne peut pas utiliser directement le négatif obtenu sur la pellicule. Il faut le laver, le développer, puis le tirer sur papier pour que ce soit une photo en tant que telle. Le fichier RAW, est exactement similaire au négatif sur une pellicule.

Rappel : Tout appareil photo enregistre “les informations” reçues par le capteur dans un format « RAW » (brut). Ces informations proviennent de la transformation du signal lumineux qui traverse l’objectif en informations numériques (binaire) 

Cette information est divisée en deux sous-informations : la quantité de lumière reçue, appelée luminance, et la couleur de la lumière reçue, la chrominance. Il existe une troisième information : l’information spatiale. Pour ce faire, tous les capteurs sont divisés en petits puits de lumière indépendants, chargés individuellement de capter la lumière : ce sont les photodiodes, aussi appelées photosites.
Chaque photosite du capteur est à l’origine d’un pixel sur l’image finale.

Ainsi, dans un fichier RAW, chaque pixel contient toutes les informations de luminance et de chrominance de la photodiode auxquelles il est spatialement relié, sans additif et, surtout, SANS PERTE.
Ces filtres sont agencés de telle sorte que chaque photosite ne perçoit qu’une seule couleur : soit que le rouge, soit que le vert, soit que le bleu. Puisque deux photodiodes cote à cote voient obligatoirement deux couleurs différentes, il suffit donc just « d’emprunter » l’information du voisin pour reconstituer l’information complète. Cette opération mathématique complexe s’appelle l’interpolation

Et c’est là qu’intervient la principale différence entre le format RAW et tous les autres formats.
En effet, pour une image finale directe (jpg), l’interpolation est réalisée par le processeur de l’appareil photo : l’image est directement visible.
Pour le RAW, l’interpolation est faite “manuellement” par le photographe par l’intermédiaire d’un logiciel de traitement d’image genre UFRaw, Camera Raw, Gimp, Photoshop, LightRoom, DarkRoom …

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Cours photographie 07

Format fichier photo

Nous savons maintenant que le capteur numérique détecte d’abord les zones sombres et les zones claires de la lumière. Ensuite chaque photosite mesure avec précision l’intensité lumineuse d’une seule couleur primaire. Enfin selon une synthèse additive ou soustractive des couleurs, le signal électrique sera ensuite codé sous forme de 0 et 1 (en données informatiques).

Ces informations, dans l’images finale, sont sous forme de petit carré (ou rectangle) que l’on appelle “Pixel”. L’image finale sera donc un alignement de pixel sur une Longueur et une Largeur bien définis.

Donc plus il y a de pixels, plus l’image est nette plus de détails, et plus de pixels veut dire plus d’informations, donc plus de Kilo voire Megaoctet.

Mais, malheureusement à l’époque le stockage de données coutait super beaucoup beaucoup beaucoup d’argent vraiment beaucoup et ne parlons surtout pas d’internet qui n’était qu’à ses débuts.

Devinez quoi, le miracle arriva en 1991 . Le « Joint Photographic Experts Group » invente une manière de coder et de compresser les informations du fichier brut, de sorte à ce que le l’image finale puisse non seulement avoir un poids léger en mégaoctets, mais surtout lisible et exploitable par n’importe quel support numérique.

Le format JPEG est né.

Techniquement

Dans le format brut chaque couleur primaire est codée sur environ 12, 14 ou 16 bits, soit 16384 niveaux. Le nombre de couleurs possibles est donc de

16384 (Rouge) x 16384 (Vert) x 16384 (Bleu) = 4 398 046 511 104 (4,3 milliards).

un capteur de 20 Mégapixels (20 Mpxl) donnerait un fichier raw d’environ 20 Mégaoctets (20Mo).

donc pour le format JPEG (.jpg), codé sur 8 bits, nous avons 256 niveaux,

256 (Rouge) x 256 (Vert) x 256 (Bleu) = 16 777 216 (16,7 millions)

Cela réduirait un fichier de 20 Mo à environ 3 Mo.

De là, se développent plein d’autres formats comme le BMP,TIFF, GIF, PNG, DNG, TGA … , nous en reparlerons.

Ce qu’il faut retenir, est que le format brut (raw), est un format de travail et le jpeg (.jpg) et autres format sont, une image finale exploitable. Le format final de l’image dépend du support de diffusion (imprimerie, internet, télévision, graphisme, appareil mobile …).

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Cours photographie 06

Les Couleurs

Si un A.V.I.O.N est un Appareil Volant Imitant l’Oiseau Naturel , donc
Un Appareil Photo est un A.V.I.O.N ! Appareil Visuel Imitant l’Oeil Naturel … #kazalafagne

Les Couleurs
On arrive à voir lorsque la lumière traverse l’oeil en passant par le cristallin (lens en anglais) pour arriver sur le capteur naturel de l’oeil la “rétine”.
Sur la rétine se trouve des cônes et des bâtonnets, les bâtonnets nous permettent de voir quand il y a très peu de lumière (proche de l’obscurité). Les cônes elles nous permettent de distinguer les couleurs, cependant il n’existent que 3 types de cônes qui captent 3 couleurs le Rouge, le Vert et le bleu.

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Cela ne vous rappelle rien ? allons ….  Dans le NAKA 03 (évolution) , le capteur numérique est composée de photosites Rouge, Vert et Bleu …

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En effet l’oeil humain et le cerveau qui va avec, arrivent à faire toutes les interpolations colorimétriques possibles et imaginables à partir de ces 3 couleurs.  C’est à dire qu’avec seulement trois couleurs, nous pouvons créer toutes les couleurs intermédiaires , le procédé trichrome”.

Voilà pourquoi on parle de “couleurs primaires” ou “couleurs élémentaires” qui sont le Rouge, Vert et Bleu (RVB).   

Pour obtenir une couleur, il n’existe que deux façons (connues),

  • Soit on part du noir (aucune lumière) et on y ajoute de la lumière avec des couleurs primaires c’est la synthèse additive des couleurs.
  • soit on part du blanc de la lumière qui illumine un objet, et on en retire des couleurs, c’est la synthèse soustractive des couleurs.

Le modèle RVB est également appelé modèle naturel car il suit le fonctionnement de l’œil humain. Tous les systèmes de reproduction de la couleur par de la lumière (vidéoprojecteurs, écrans de télévision ou d’ordinateur) fonctionnent selon ce modèle.

La quadrichromie ou CMJN (cyan, magenta, jaune, noir) (en anglais CMYK, cyan, magenta, yellow, key) est un procédé d’imprimerie permettant de reproduire une large gamme de couleurs à partir de trois couleurs élémentaires, un bleu appelé cyan, un rouge dit magenta et un jaune auxquelles on ajoute le noir, dit Key au sens de valeur en anglais.

LA CODIFICATION DE LA COULEUR

Le Bla Bla n’est pas le moyen idéal pour décrire la multiplicité de variations possibles des couleurs. Pour définir les couleurs de façon précise on utilise donc des modèles ou des systèmes qui permettent de les référencer et de les classer. Les couleurs sont codifiées selon 3 caractéristiques : teinte, saturation et luminosité.

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  • la teinte, précisée par les mots rouge, vert, bleu, jaune, pourpre, etc.
  • la saturation caractérise le degré de dilution de la couleur par du blanc ; les couleurs saturées sont qualifiées de vives, pures, les couleurs diluées sont au contraire pâles, délavées, etc.
  • la luminosité fait apparaître la couleur plus ou moins claire ou foncée par rapport à la scène environnante.

Chacun de ces attributs peut varier de façon continue car mesuré de 0 à 99, ce qui permet de décrire l’ensemble des sensations colorées possible

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Concrétement
C’est donc la lumière qui nous permet de voir la couleur. Lorsque le photographe utilise la lumière naturelle, à chaque instant de la journée en fonction de la hauteur du soleil et des conditions atmosphériques, le contraste et la saturation des couleurs changent.

Next: lumière et couleur dans un fichier numérique « format de fichier » photographique)

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Cours photographie 05:

La Lumiére

De manière basiquement simple, la lumière est ce phénomène qui éclaire les objets, nous permettant de les voir.

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Mais de manière un peu plus technique, ce sont des ondes (ou rayonnement lumineux). L’ensemble des ondes est appelé spectre électromagnétique”. Il existe trois types de spectre lumineux : les spectres continus, de bandes ou encore de raies. ce qui nous prouve que toutes les lumières ne sont pas équivalentes. 

spectre-electromagnetique

Il ya des ondes visibles et des ondes pas visibles à l’oeil humain et la partie que nous pouvons voir est le “spectre visible” . Cependant  le spectre d’une lumière est composé d’ondes ou “rayons” monochromatiques , c’est à dire de couleur unique. Chaque couleur unique et précise correspond à une longueur d’onde.

La longueur d’onde est en fait la caractéristique propre à une lumière monochromatique.

Spectre du visible
Il comporte toutes les couleurs visibles par l’œil humain, c’est un spectre continu qui comprend toutes les longueurs d’ondes entre 400 et 800 nm. On peut ainsi dire que la lumière du soleil est une lumière polychromatique (qui contient plusieurs couleurs, plusieurs longueurs d’ondes).

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Ce qui veut dire que la lumière du soleil que nous considérons comme blanche, ne l’est pas. Mais composée grosso modo de 6 couleurs allant du bleu-violet au rouge-orange. On peut voir ces couleurs distinctement avec un prisme (bloc de verre triangulaire en général) ou lorsqu’apparaît un arc-en-ciel (par temps de pluie, les gouttelettes d’eau jouent le rôle du prisme).

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Donc pour la photographie ce qu’il faut retenir est que la Lumière est un composé de plusieurs couleurs. Plus la longeur d’onde est petite , plus la Lumière est dite « froide », et donc  plus la longeur d’onde est grande, plus la Lumiére est dite « chaude »

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Cours photographie 04:

Photo Numérique

De nos jours, n’importe qui peut prendre une photo avec n’importe quel type appareil, canon, nikon, téléphone … tout c’est le bon  !Un appareil photo numérique n’est rien d’autre qu’une “camera obscura” équipée d’un téléobjectif (lens en anglais), d’un capteur numérique CCD ( composé de cellules photosensibles) et de tout un système électronique pour les réglages et l’enregistrement de l’image. Ce sont les mêmes principes que la photographie argentique, sauf qu’ici l’image n’est plus saisie sur une pellicule, mais par le biais d’un capteur numérique.

Fonctionnement

 “techniquement” la surface du capteur est constituée de multiples photosites. Chacun de ces photosites donnera lieu, sur l’image finale, à un pixel.  Lors de l’exposition à la lumière, les rayons lumineux (photons) atterrissent sur les photosites engendrant une reaction électrique permettant ainsi à l’appareil va pouvoir détecter les zones claires et sombres de l’image. Pour obtenir une image en couleurs, la plupart des capteurs CCD disposent de filtres disposés de la manière suivante : bleu-vert-bleu-vert sur la première ligne, vert-rouge-vert-rouge sur la seconde (filtre de type Bayer).


Ainsi, chaque photosite mesure avec précision l’intensité lumineuse d’une seule couleur primaire. Mais, lorsqu’un photosite est recouvert d’un filtre bleu par exemple, il ne calculera pas l’intensité de la lumière rouge. Pour palier à ce problème, le processeur réalisera une interpolation de couleurs. Le signal électrique sera ensuite codé sous forme de 0 et 1 puis stocké dans les mémoires.

Les deux capteurs les plus répandus actuellement sont le CCD (Charged Coupled Device) qui est majoritaire et le CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Alors de maniére trés trés simple La lumière passe par le téléobjectif, arrive sur un capteur CCD qui convertit le signal lumineux en signal électrique analogique, ensuite ce signal passe par le convertisseur analogique/numérique qui le transforme en données numériques c’est à dire en données binaire (0 ou 1). Enfin ces données sont stockées dans un fichier brut qui représente le négatif de la pellicule argentique, d’où son nom de Digital Negative (négatif numérique) ou DNG et plus connu sous le nom de fichier RAW (ou fichier brut).

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Cours photographie 03:

Évolution de l’appareil photo

Donc après que mon gars le fou, AlHazen ait inventé la “camera obscura” (chambre noir), l’ancêtre des appareils photographique vers l’an 1021, il fallut trouver un moyen de fixer ou d’enregistrer l’image affichée sur un support.

Cependant ceux qui ont poursuivi les travaux de Al-Haytam, ont su tirer profit de l’évolution de la science en général, à savoir l’optique, la chimie, la mécanique jusqu’à l’électronique et l’informatique. L’invention de la photographie n’a pas de date précise, car il aura fallu une succession d’étapes élémentaires déterminantes pour enfin aboutir à ce que nous connaissons aujourd’hui.

Le support
“la pellicule” depuis les temps nos ancêtres : chacun avait remarqué les effets du soleil sur le mûrissement des fruits. On savait, depuis le Moyen Âge, que les sels d’argent, particulièrement le chlorure d’argent, noircissaient lorsqu’ils étaient exposés à la lumière.

Mais ce n’est qu’en 1816 que les premières images stables ont pu être obtenues (sur une surface sensible aux sels d’argent), grâce à Joseph Nicéphore Niépce.

Ensuite le français Louis Jacques Mandé Daguerre, qui avait échoué dans toutes ses tentatives décide de faire équipe avec Niépce. Et c’est la coopération entre ces deux qui a pu rendre de tels résultats possibles. Bizarrement, en 1833 Niépce décède, et Daguerre continua et finalisa les travaux, élaborant ainsi le premier procédé pouvant enregistrer l’image de façon permanente et le nomma “daguerréotype”. Il est devenu le premier procédé photographique utilisé commercialement. Il découvre le procédé en 1835 et présente son invention perfectionnée en 1839.

En 1840, Alexander S. Wolcott confectionna lui-même son appareil, très évolué pour l’époque.

Fonctionnement : une image du sujet est visible sur une plaque (A), par l’interstice (B) creusé à même la chambre, grâce à un miroir concave (C), poli, qui concentrait les rayons. Une fois l’image correctement cadrée, l’opérateur remplaçait l’écran par une plaque sensible à la lumière, pendant environ 90 secondes,  la photo était prise.

L’argentique
« Vous pressez le bouton, nous faisons le reste » est le premier slogan de la marque Kodak. George Eastman inventa un peu avant 1900 le premier appareil photo à film (pellicule). Cet appareil n’était pas couteux, et avait une capacité de 100 photos par rouleau. Il est appelé très originalement Kodak n°1.

En effet, il suffit de presser un bouton et, grâce à des techniques similaires aux précédentes, l’image voulue est impressionnée négativement sur le film. Ce film qui maintenant est souple et n’est plus rigide comme auparavant est alors envoyé à un laboratoire de développement qui renverra à l’expéditeur des vues rondes de 6cm sur du papier cartonné en guise de tirage.Les molécules de sels argentiques qui sont réparties uniformément sur le film ( la pellicule photographique) reçoivent la lumière lors de la prise du cliché et subissent une réaction chimique qui « colorie » la pellicule. Ces molécules sont au nombre de plusieurs millions au cm2 (10 millions environ). Le cliché est sur la pellicule.

Peu de temps après, Kodak met sur le marché un appareil encore moins cher, 1$ en moyenne et avec une pellicule coutant 15 cents, et plus simple d’utilisation : le Brownie si si brownie, mais ce n’est pas notre Browny national, ni le dessert ni de la drogue. Son nom tiré d’une bande dessinée pour enfants fut rapidement plaqué sur toutes les affiches et le Brownie connu un succès colossal et international. Les familles prenaient donc plus facilement des photos de moments marquants de leur vie (naissance, anniversaire, mariage…). La photo prit alors le nom de photo instantanée.

Appareil Reflex et/ou numérique
Un autre appareil se développe en parallèle, il s’agit du reflex. Cet appareil photo, conçu pour des usages professionnels, est beaucoup plus performant : il est plus rapide, sans flou, et d’une exactitude presque parfaite (sans décalages ni parallaxe), mais son fonctionnement est également plus complexe.
En 1982, Sony sort le premier appareil photo numérique, qui permet de sauvegarder les images sur un mini disque. La gestion de l’arrivée de la lumière dans l’appareil est la même que pour le système argentique (diaphragme, obturateur, etc…). Cependant, le reste du boîtier est très différent car il contient plusieurs organes qui vont traiter et stocker le signal numérisé obtenu :

– 1 : Le capteur : il transforme l’image en charges électriques.
– 2 : Le viseur optique
– 3 : Le processeur : il gère l’ensemble et transcrit les charges électriques en fichiers.
– 4 : Le micro moteur : permet de faire varier la focale.
– 5 : Les ports de sortie : ils font communiquer l’appareil photo avec l’extérieur (ordinateur).
– 6 : La carte mémoire : elle stocke les données numérisées.
– 7 : La batterie.
Ce type d’appareil se différencie aussi par son capteur ; il ne s’agit plus de film à l’halogénure d’argent mais d’un capteur numérique..

Next: fonctionnement des appareils photographiques modernes
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Cours photographie 02:

Invention de la photographie

C’est l’histoire d’un fou, ou plutôt d’un scientifique surdoué qui faisait semblant d’être fou.
Pour la petite histoire , imaginez le gars Ibn al-Haytham, de son vrai nom Abu Ali al-Hasan ibn al-Hasan ibn al-Haytham aka Alhazen, mathématicien, philosophe, physiologiste et physicien du monde médiéval arabo-musulman au 10ième siècle.
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Il est le scientifique le plus estimé du monde, de tel sorte que le Kalif Hakim lui confia le projet qui lui tenait le plus à coeur, maîtriser les inondations du Nil qui frappaient l’Égypte chaque année. Mais il échoue. Et pour ne pas se faire tuer par le Kalif, mon gars se déclara tout simplement fou, pas saint d’esprit pour éviter la peine de mort. Mais le Kalif ne le pardonna pas pour autant, et pour lui infliger une peine exemplaire, pitoyable, sévère, cruelle, il l’emprisonne dans l’université basée sur la mosquée de Al-Azhar. Et devinez quoi, dans cette mosquée se trouvait la plus grande bibliothèque du monde. Donc le génie surdoué le plus célèbre du monde se retrouve enfermé avec Tous les livres qui existent dans le monde (quel cruauté).
Il est évident que mon gars ne va pas se calmer, il commence alors à s’intéresser à d’autre domaine notamment la lumière car n’étant pas d‘accord avec les scientifiques de son époque tel que Euclide et Ptolémée sur le fait que l’œil émettrait de la lumière. Selon Al-Haytham, si l’œil était conçu de cette façon on pourrait voir la nuit.
Et pendant 6 ans de 1015 à 1021 (normal il avait du temps), il écrit le “Traité d’optique” (en arabe Kitab al-Manazir « كِتَابُ المَنَاظِر « , il prouve scientifiquement que la lumière entre dans l’œil, et que tous les objets reflètent la lumière dans toutes les directions, mais c’est lorsqu’un rayon entre en collision à 90° avec l’œil qu’on verra l’objet reflétant le rayon. L’image, selon Alhazen, se formait sur le cristallin.
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Il remarque aussi que l’image d’un objet persiste quelque temps après qu’on a fermé les yeux. La reconnaissance est donc basée sur la mémoire.
Dans le même domaine, il dit que l’œil pouvait percevoir la forme, la couleur, la transparence ainsi que le mouvement de quelque chose. Selon lui la réfraction de la lumière est causée par un ralentissement ou une accélération de la lumière dans son déplacement. Dans un milieu plus dense la lumière voyage plus lentement selon Alhazen.
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Pour cela il fait tous ses travaux dans une chambre noire dont on lui doit l’invention. Voilà donc comment un “fou” à créer en prison “la chambre noire” qui est l’ancêtre des appareils photographiques
il porte ce nom “camera obscura” car le livre n’a été traduit en latin et popularisé qu’en 1270
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CAMERA OBSCURA (chambre noire) c’est une boîte fermée, étanche à la lumière, dont une des faces est percée d’un très petit trou, le sténopé. L’image inversée d’un objet éclairé placé à l’extérieur devant le trou s’affiche sur la paroi opposée (comme pour l’oeil humain).
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Cours photographie 01:

Définition Photographie

De manière basique nous définissons la photographie par l’acte de prendre une photo avec un appareil photo. Oui et Non Photographie est un mot grec composé de “Photo” et “Graphie”. “Photo” est en rapport avec tout ce qui est lumière (photovoltaïque pour l’énergie solaire ou encore Photon pour les particules de lumière). “Graph” désigne un tracé d’une ou de plusieurs lignes, c’est à dire un dessin. Or dessiner c’est écrire, par exemple les hiéroglyphe égyptiens base de toute écriture moderne.
En conclusion Photo-Graphie signifie “dessiner avec la lumière
D’autres définitions:
    • La photographie est une technique qui permet de créer des images sans l’action de la main, par l’action de la lumière.
    • Procédé, technique permettant d’obtenir l’image durable des objets, par l’action de la lumière sur une surface sensible.
  • peindre avec la lumière