Rôle du convertisseur analogique/numérique des capteurs CCD


Savez vous quelle est la plus grosse différence entre une Webcam et une "vraie" caméra CCD ? Outre la différence de surface, c'est la résolution d'encodage des pixels qui fait la plus grande différence. Notez bien que nous ne parlons pas de la résolution d'image (Hauteur en pixel x Largeur en pixel) ou de la résolution angulaire d'un pixel mais belle et bien de la résolution avec laquelle est codé un pixel par le convertisseur Analogique/Numérique.

Le rôle du convertisseur est en fait de transformer l'information électrique générée par le capteur CCD en un signal numérique (des 0 et des 1) pouvant être interprétés par un système informatique. Les signaux sont généralement codés entre 8bits et 16 bits selon les caméras. En fait, pour une caméra 8bits le convertisseur transformera le signal électrique en un signal s'échelonnant entre 0 et 2^8 soit de 0 à 255.

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Chaque pixel d'une image en 8 bits dispose de 8 "cases" de codage( les bits) pouvant prendre la valeur 0 ou 1. On appelle cela le codage "binaire".On disposera donc d'une image pouvant posséder jusqu'à 256 niveaux de gris.

Pour l'instant tout reste compréhensible. Pour les capteurs de plus haute résolution, les choses deviennent plus complexes. Dans le cas d'un convertisseur 16bits le signal s'échelonne de 0 à 2^16 soit 65536 niveaux de codage.

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On imagine dès lors que les nuances de gris de l'image seront beaucoup plus subtiles qu'avec 256 niveaux de gris. Et bien, il n'en est rien. La différence ne se fera pas là. En effet, l'oeil ne peut déjà distinguer la différence entre 2 niveaux de gris adjacents d'une image 8 bits. De plus, les cartes graphiques des ordinateurs sont limitées à un maximum de 8bits en noir et blanc car un encodage RVB 24 Bits standard impose que les trois composantes ( Rouge, Vert, Bleu) soit identiques pour faire du gris. Lorsqu'on parle d'une image 24bits, il faut savoir que chaque composante est encodée sur 8bits soit 8bits pour le Rouge, 8bits pour le Bleu et 8 pour le vert. Si les 3 composantes ont même valeur on aura donc plus que 2^8 combinaisons possibles soit 256 niveaux. Vous allez rétorquer : "De toute façon ma carte graphique permet d'afficher dans une résolution de plus de 24bits". A cela on peut répondre que rares sont les formats d'images qui permettent de travailler avec ces résolutions car si vous prenez des formats courant comme le BMP ou JPEG et bien d'autres, vous vous apercevrez bien vite qu'ils ne permettent pas de sauvegarder une résolution supérieure à 24bits. Bien sûr les logiciels sont généralement capables de travailler avec des résolutions supérieures mais seulement en traitement mémoire et non en visualisation vidéo. Comprenez par là que vous ne verrez jamais une image affichée sur votre écran avec plus de 16 millions de couleurs (et donc 256 niveaux de gris). Mais quel intérêt alors!!! Le gros intérêt de coder sur 16 bits réside essentiellement dans le potentiel de traitement de l'image. Expliquons-nous. Sur une image 8 bits on ne pourra que mettre en avant des détails déjà visibles sur l'image brute. Sur une image 16bits, par contre, on bénéficiera d'une plage non visualisée contenant toutes les informations les plus tenues stockées dans les bits dits de poids faibles.

C'est pourquoi, lors du traitement il sera possible de mettre en évidence les bras d'une galaxie spirale qui n'étaient absolument pas visibles sur l'image brute. Pour les images couleur le principe reste le même sauf qu'on augmente le nombre de canaux lors de l'extraction de la colorimétrie. Mais cela est une autre histoire...

 

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