Le mystère des orbes

Capteurs CCD

CCD (Charged Coupled Device) : ou dispositif à tranfert de charge (DTC), inventé par W.S. Boyle et George E. Smith, de Bell Laboratories, en 1969. Composant photosensible d'un appareil photo ou d'une caméra qui transforme un signal lumineux en un signal électrique. Equivalent du micro pour le son.

Les CCD sont des matrices de cellules basées sur le transfert de charge électrique. Ils captent l'information lumineuse afin de la transformer en un signal électrique dans un scanneur, un appareil photo numérique. Ces transducteurs ont pour avantages, par rapport aux tubes qui équipaient les caméras vidéos, un faible encombrement car ils regroupent des centaines de cellules semi-conductrices photosensibles sur une petite surface (9 cm2 pour quatre millions de pixels pour le Leaf DCB) et l'absence de rémanence et de marquage lors d'une illumination trop forte.

Chaque élément d'un CCD est une micro-cuvette d'une taille allant approximativement de 7 à 15 microns, y compris les bords de la cuvette. Ce qui donne une cuvette d'environ 3,5 microns pour un élément de 7  microns. Chaque cuvette, lors de l'exposition, se remplit d'électrons fabriqués lors de l'excitation des électrons du silicium par les photons provenant de la source lumineuse.

Une fois le temps d'exposition écoulé, le CCD est vidé. Les électrons sont alors transférés en fin de colonne (ou en fin de ligne) du CCD pour petre transmis colonne par colonne (ligne par ligne) vers le transcodeur analogique-numérique. C'est cette collecte ordonnée des électrons de chaque cuvette qui va servir à reconstituer l'image.

La dynamique d'un CCD s'exprime en bits tandis que sa sensibilité est donnée en équivalent ISO. Lors d'un scanne en 12 bits, il suffit d'un peu plus d'un électron pour changer la valeur du bit donc changer le niveau de gris lui correspondant, la maîtrise du bruit devient donc indispensable. Mais, malgré un tri très sévère des capteurs le processus décrit correspond à la théorie. En effet, une plus ou moins faible proportion des éléments du CCD est aveugle et interrompt cette transmission. L'une des difficultés réside donc dans la correction de cet aveuglement. Certains CCD vont simplement dupliquer la colonne précédente et la suivante. Ce dernier processus donne a priori un meilleur résultat. Par ailleurs, d'autres éléments seront trop sensibles. Dans ce cas, l'intensité du courant de noir est plus grande que celle des autres éléments du capteur ou de la barrette. Cette différence provoque l'apparition de points lumineux dans les ombres. Là aussi, il va falloir corriger. Ainsi, certains fabriquants vont simplement considérer cet élément comme aveugle et lui appliqueront donc un traitement similaire au traitement précédent.

Hervé Bernard

Dictionnaire de la photonumérique Ed. MV.1998

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