Pixels et photosites

matrice-de-bayer
matrice de bayer

Le 17 juin 2024

Tout d’abord quelques définitions :

Pixel : élément de base d’une image numérique. Pixel : contraction de “picture element” (élément d’image). Chaque pixel représente une seule couleur. Une image est composée de milliers, voir de millions de pixels, chacun d’entre eux est un point minuscule dans une grille qui forme cette dernière (image). Chaque pixel est composé de canaux lumineux RVB (rouge, vert, bleu). Chaque canal a une valeur comprise entre 0 et 255, ce qui permet de représenter plus de 16 millions de couleurs différentes (256x256x256). En noir et blanc, chaque pixel n’a qu’une valeur de luminosité qui varie du noir (0) au blanc (255), avec 256 nuances possibles. Une image avec plus de pixels peut afficher plus de détails. La taille d’un pixel va dépendre de la taille des photosites qui le compose. Suivant les appareils photo ou smartphones les tailles de pixels vont donc varier.

Photosite : composant (aussi appelé ´puit’ à photons) des capteurs numériques. Ces pièges à photons, qui capturent la lumière, sont très nombreux. Ils sont de tailles variables. Plus ils sont grands, plus le capteur est sensible à la lumière et plus la qualité des basses lumières dans l’image sera bonne. C’est pour cela que pour une taille de capteur bien définie les photographes travaillant en basses lumières préfèreront un capteur avec moins de millions de pixels, donc moins de photosites, et donc avec des photosites plus grands. Les photosites jouent un rôle crucial dans la conversion de la lumière en signaux électriques, eux même convertis en numérique (suite de 0 et de 1).

Relation pixels et photosites

Pour un capteur photo couleur, il faudra 4 photosites pour composer un pixel. Chaque photosite est surmonté d’un filtre de couleur. L’ensemble des filtres compose une matrice. La matrice la plus utilisée en photo numérique est celle de Bayer (elle consiste en un motif de quatre photosites : deux verts, un rouge et un bleu. Ce motif est répété sur toute la surface du capteur). Dans l’agencement de cette matrice, chaque pixel est composé de 4 photosites. Sur ces 4 photosites, 1 aura un filtre rouge, 1 un filtre bleu et 2 auront un filtre vert (R,V,V,B). Il est souvent indiqué dans les livres de cours qu’il y a deux photosites avec filtre vert car l’œil humain étant plus sensible au vert, cette composition permet de mieux restituer les couleurs que nous voyons.
Le processus par lequel les informations de couleurs des photosites sont combinées pour former les pixels de l’image finale s’appelle le dématriçage

Pour les capteurs monochromes, il n’y a pas d’utilisation de matrice colorée. Donc, comme n’y a pas de filtres de couleur, chaque photosite peut capturer plus de lumière, ce qui améliore la sensibilité à la lumière et la précision des détails, particulièrement dans des conditions de faible luminosité.

Yann Mathias