Pousser les pixels

La semaine dernière, Kodak a lancé le tout premier capteur d'appareil photo de 50 mégapixels. Alors qu'une telle résolution va au-delà des besoins de la plupart des consommateurs, pour les photographes professionnels, le nouveau capteur permettra de prendre des photos à un niveau de détail sans précédent.

Cinquante mégapixels : Le nouveau capteur d'appareil photo de 50 millions de pixels de Kodak parvient à insérer plus de pixels sur une matrice tout en augmentant la vitesse et en réduisant la consommation électrique de l'appareil.

Par exemple, dans une photo prise d'un champ d'un mille et demi de diamètre, le capteur permettrait à un spectateur de détecter un objet mesurant seulement un pied de diamètre.

Ce type de résolution n'est vraiment essentiel et ciblé que pour la photographie professionnelle haut de gamme, dans laquelle des images de haute qualité doivent souvent être agrandies. Mais cela pourrait également être utile pour d'autres applications, telles que la photographie aérienne utilisée pour des services comme Google Earth. La possibilité d'avoir plus de pixels permet à l'avion de voler plus haut, vous n'avez donc pas besoin d'autant de photos, dit Mike DeLuca , responsable marketing de Kodak Solutions de capteurs d'images, basée à Rochester, NY.

Le capteur, qui produit une matrice de 8 176 x 6 132 pixels, comble encore plus l'écart entre le film traditionnel et la photographie numérique. Nous sommes très proches de la façon dont le film a été exploité, dit DeLuca. C'est très proche. Maintenant, dit-il, c'est juste une question de préférence personnelle du photographe.

Normalement, plus vous faites un pixel petit, plus la qualité est mauvaise, dit Albert Theuwissen , expert en imagerie numérique et fondateur de Harvest Imaging, basé à Bree, en Belgique. Cela est vrai pour les appareils grand public comme pour les appareils professionnels. DeLuca affirme que dans le cas du capteur de rupture de Kodak, de nouveaux pigments augmentent en fait la qualité des couleurs rendues par le capteur, tandis que d'autres mécanismes permettent aux pixels d'être tout aussi sensibles que les plus grands, et pourtant ils sont traités plus rapidement que dans les conceptions précédentes. De plus, il affirme que le nouveau capteur utilise moins d'énergie que ses prédécesseurs. Chaque solution ou étape qui rend le capteur plus rapide et moins gourmand en énergie est un pas en avant, déclare Theuwissen.

Kodak a déjà sur le marché un capteur avec une résolution de 39 millions de pixels. Mais pour augmenter encore la résolution, l'entreprise a dû non seulement réduire la taille de chaque pixel de 6,8 microns à 6 microns, mais aussi changer radicalement la façon dont ces capteurs à dispositifs couplés chargés (CCD) fonctionnent, explique DeLuca.

Il est relativement simple de réduire les pixels, dit-il. Mais parce que ces appareils comprennent bien plus que de simples éléments de détection de lumière, explique DeLuca, ils peuvent subir des baisses de performances si tout à l'intérieur n'est pas rétréci avec les pixels.

Chaque pixel a plusieurs structures, dit-il. Certains sont conçus pour transmettre une charge d'un pixel au suivant, afin de permettre la lecture de l'image sur l'appareil. D'autres structures garantissent que toute charge excessive produite par des conditions d'éclairage lumineux ne se répande pas dans les pixels voisins.

Un autre défi consiste à maintenir la plage dynamique du capteur, c'est-à-dire sa capacité à détecter simultanément la lumière et l'obscurité. Dans le capteur, il s'agit essentiellement d'un problème de signal sur bruit, explique DeLuca. Lorsque vous réduisez la taille du pixel, il y a moins de signal que vous pouvez capturer, car physiquement il y a moins de capacité à stocker des électrons dans ce pixel. Si nous ne faisons rien d'autre, nous obtenons un signal plus petit avec le même profil de bruit. Pour contrer cela, Kodak a dû améliorer l'amplificateur à la sortie de l'appareil, ce qui réduit le bruit.

De plus, en augmentant le nombre de pixels, il devient plus difficile d'accéder aux informations une fois qu'elles ont été détectées. Cinquante millions de pixels, c'est beaucoup de données, dit DeLuca, et un photographe doit être capable de les lire sur le capteur dans un laps de temps raisonnable.

Jusqu'à présent, Kodak utilisait un processus qui impliquait de vider les informations d'une rangée de pixels sur la suivante et de décaler les informations le long de la rangée, en les lisant sur le bord, un pixel à la fois. Il s'agit d'un processus relativement lent, normalement effectué sur deux lignes à la fois. Ainsi, pour faire face à la quantité supplémentaire de données, le nouveau capteur est livré avec quatre canaux de sortie afin que quatre fois la quantité de données puisse être lue à la fois. Cela permet au capteur d'augmenter la vitesse à laquelle les images peuvent être capturées de 0,9 à 1,0 image par seconde, même si davantage d'informations sont capturées. Et pourtant, cela permet également de réduire le cycle d'horloge auquel les données sont lues pour chaque sortie, ce qui améliore encore le rapport signal sur bruit.

Les économies d'énergie sont réalisées grâce à la réinitialisation du capteur avant chaque prise de vue. Ceci est effectué juste avant la prise de vue pour s'assurer qu'il n'y a pas de charge résiduelle ou de bruit électrique dans les pixels qui pourraient réduire la qualité de la nouvelle image. Dans les capteurs précédents, Kodak a simplement lu chacun des pixels ligne par ligne, comme s'il collectait les données d'une image, mais il a ensuite vidé les informations au lieu de les stocker. Ce que nous avons inclus maintenant est une nouvelle structure dans le pixel qui permet à tous les pixels de la matrice d'être effacés en une seule impulsion d'horloge, explique DeLuca. Ainsi, au lieu d'avoir à vider l'ensemble du capteur ligne par ligne, vous nettoyez l'ensemble du réseau en une seule fois, dit-il.

Cela améliore considérablement le temps de clic pour capturer - le délai entre l'enfoncement du déclencheur et la capture de l'image par le capteur. Au lieu d'être des millisecondes, cela prend des microsecondes, explique DeLuca. Et en plus de gagner du temps, cela réduit également la puissance nécessaire pour effectuer une réinitialisation.

Cette technologie n'est pas bon marché. Le capteur seul coûtera au moins 3 500 $. Mais cela ne semble pas avoir découragé un fabricant d'appareils photo. Hasselblad a annoncé son intention de lancer un nouvel appareil photo doté du capteur dans les prochains mois. Les 50 mégapixels ne resteront pas longtemps à la pointe de la technologie. Juste cette semaine, quelques jours après l'annonce de Kodak, une autre entreprise d'imagerie numérique, DALSA , basée à Waterloo, au Canada, a annoncé avoir développé un capteur de 60 mégapixels.

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