BESSIERE Florian SUP C Classes Préparatoires à CPE Lyon VILLARD Roch SUP C Année 2004-2005 Professeur encadrant : M J. BAYET Groupe N 19 Document synoptique : LA PHOTOGRAPHIE DES DEBUTS JUSQU' A L APPAREIL PHOTO NUMERIQUE Introduction Depuis quelques années, le grand public voue un engouement particulier pour les nouvelles technologies, particulièrement pour la photographie numérique. Les professionnels réalisent des vues de plus en plus exceptionnelles. Le numérique est de plus en plus populaire. Peut-on dire que le système argentique est voué à disparaître? D autre part, en ce début de 21 ème siècle, les enjeux environnementaux prennent de plus en plus d importance. Les appareils photo posent-ils un problème? A l heure où des milliards de photographies sont prises chaque jour, il serait intéressant de faire un premier bilan. C est pourquoi, nous nous proposons d étudier depuis l invention de la photographie les diverses évolutions de cette technologie aussi bien utilisée par des amateurs que par des professionnels. Nous introduirons les débuts de la photographie et nous détaillerons les deux systèmes omniprésents aujourd hui : le système argentique et le système numérique. Puis, nous tenterons d analyser les problèmes de pollution susceptibles d êtres engendrés. Enfin, nous comparerons l appareil numérique et argentique sur le plan des performances et sur celui du recyclage. 1) Des origines de la photographie jusqu à l appareil photo argentique a) Définition La photographie est l art d enregistrer d une façon permanente, par des moyens physicochimiques, les images que forme la lumière dans la chambre noire. Cette définition est valable dans son ensemble puisque toutes les images obtenues par ceux qu on appel communément les photographes sont produites par l action de la lumière car le film photographique n est pas seulement sensible à la lumière visible, mais également à la lumière invisible comme les infrarouges, les rayons gamma etc. Dans notre étude nous nous intéresserons au cas particulier de la lumière visible. Mais, que peuvent recouvrir des termes tels que «permanents, physico-chimiques, chambre noire»? Ils seront détaillés et analysés tout au long de l exposé. b) Historique On ne peut pas définir de date précise pour l invention de la photographie. En effet, il aura fallu une succession d étapes élémentaires déterminantes pour enfin aboutir à ce que nous connaissons aujourd hui. L action de la lumière sur de nombreuses substances d origine minérale où organique était connue depuis les temps les plus anciens : chacun avait remarqué les effets du soleil sur le mûrissement des fruits. On savait, depuis le Moyen Age, que les sels d argent, particulièrement le chlorure d argent, noircissaient lorsqu ils étaient exposés à la lumière. De plus, le phénomène dit «de la chambre noire», schématisé ci-dessous avait déjà été observé par Aristote quatre siècles avant J.- C..
Principe de la chambre noire 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 Niepce. Ces images n étaient en réalité que des négatifs. Niepce tentera d autres expériences sur une surface sensible au bitume de judée. Ensuite, Daguerre entreprit de nombreuses recherches. Il utilisa comme élément sensible de l iode combiné à l argent. Finalement, il nommera «Daguerréotype» son invention qui permettait d obtenir directement des images positives. Nous verrons que Daguerre n était pas le seul sur le chemin de la découverte de la photographie. Finalement, en 1847 le procédé négatif-positif avait déjà remplacé le daguerréotype. Beaucoup de recherches furent entreprises pour améliorer les surfaces sensibles, remplacer les chambres noires par des lentilles convergentes, etc. Les premières photos en couleur seront prises dans les années soixante et on aboutira au très performant appareil photo dit «argentique». c) Le fonctionnement de l appareil argentique La plupart des appareils photos sont constitués de composants de bases, indépendants de la technologie (numérique ou argentique) utilisée. En effet, tout appareil comporte : - Une surface sensible : qui correspond à la pellicule dans les appareils argentiques. - Un objectif : composé d une succession de lentilles de différents types. - Un diaphragme. - Un mécanisme d obturation. - Un prisme et un miroir (uniquement sur les appareils de type reflex). Le schéma ci-dessus retrace le parcours des rayons lumineux traversant l appareil. Il ne s agit en fait que d un système optique dont le fonctionnement sera détaillé. Ici, il s agit d un appareil de type reflex ; grâce au prisme, l image vue par l œil sera la même que celle impressionnée sur le film (surface sensible). La surface sensible de l appareil photo argentique est particulière ; c est l émulsion photographique. Elle est constituée de grains cristallins d halogénure d argent en suspension dans la gélatine :
Les différentes couches ont toutes une fonction particulière, elles seront détaillées. Nous verrons qu il existe plusieurs type d émulsion en fonction de la taille des grains. Lorsque la lumière atteint cette surface, les ions Ag+ vont être sensibilisés et vont se retrouver sous forme d argent : Ag. L argent sensibilisé est plus sombre, c est pourquoi on obtiendra un négatif : la tonalité par rapport à l image réelle sera inversée. Il s agira ensuite de développer les photos pour obtenir un positif, thème que nous n aborderons pas. La question de la photographie en couleur sera traitée en abordant le film soustractif à couches superposées. Un appareil photo présente aussi d autre caractéristiques, comme la distance focale et l utilisateur peut jouer sur la profondeur de champ, la balance des blancs, etc. Nous verrons que ces notions ne sont pas si compliquées. d) Appareil photo argentique et environnement Les pellicules de l appareil photo argentique contiennent des ions Ag+ qui n ont pas été photo sensibilisés. Au cours du développement il faudra les retraiter et surtout ne pas les rejeter dans la nature. C est pourquoi, chez le photographe que nous avons rencontré, une société vient ramasser ces déchets toutes les semaines, pour ensuite le retraiter. Mais ce ne sont pas les seuls déchets. Les batteries, les différents bains permettant le développement des photos, etc, constituent eux aussi un problème. D autre part, la fabrication d un appareil photo argentique nécessite des matières premières comme le pétrole, (les boîtier est très souvent en plastique) non renouvelables. 2) La révolution du numérique a) Origines et fonctionnement En 1982, Sony sort le premier appareil photo numérique, qui permet de sauvegarder les images sur un mini disque. Depuis, cette technique s est largement répandue, le prix a baissé d une manière spectaculaire et les performances sont actuellement aussi bonnes que celles d un appareil argentique. Intéressons nous à la structure de cet appareil. 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. Les deux capteurs les plus répandus actuellement sont le CCD (Charged Coupled Device) qui est majoritaire et le CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Nous étudierons leur différences. La surface du capteur est constituée de multiples photosites. Chacun de ces photosites donnera lieu, sur l image finale, à un pixel. Plus une photo
contient de pixels, plus sa finesse est bonne ; cette résolution s exprime en PPP (pixels par pouce). Lors de l exposition à la lumière, les rayons lumineux (photons) vont arracher des électrons sur les photosites. Ceci va engendrer une différence de potentiel et l appareil va compenser en créant un courant électrique. L intensité de ce courant électrique varie proportionnellement à la quantité d électrons arrachés. Ainsi, 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. b) Appareils numériques et environnement Depuis les dix dernières années, les appareils électroniques, comme les appareils photos numériques, ont une durée de vie relativement courte, ce qui est probablement voulu par les industriels pour des raison de marketing et d évolution rapide des technologies. C est pourquoi se pose la question de l avenir de ces déchets. Il semblerait que les consommateurs en conservent une grande partie (anciens appareils photos ou téléphones), mais il y aura de plus en plus de déchets. Leur recyclage en est à ses balbutiements mais il est de plus en plus efficace. L appareil numérique, nécessite non seulement le recyclage de son boîtier et de sa batterie mais également des cartouches d encre qui sont utilisées quotidiennement pour l impression des photos. La fabrication de ces cartouches est aussi problématique. 3) Comparaison des deux types de systèmes a) Les avantages et les inconvénients de l appareil argentique Au fil des années, l innovation ne s est pas essoufflée dans ce secteur. La qualité des images est excellentes, tout comme le rendu des couleurs. Ceci permet de faire des agrandissements de bonne qualité sans aucune difficulté. Un appareil photos de qualité accepatable ne revient pas très cher à l achat. De plus, ce système paraît plus fiable que le numérique car il existe depuis des décennies. Mais, ses principaux inconvénients sont le coût du développement des photos, la non possibilité d effacer les photos prises et l absence d écran permettant un réglage des paramètres plus précis. Aussi, sur le plan du développement durable, ce système génère une plus grande pollution. b) Les avantages et les inconvénients de l appareil numérique A ses début, les appareils numériques étaient très chers et proposaient des photos de mauvaise qualité. Mais grâce à l innovation sans relâche des entreprises, un appareil numérique permet désormais des photos des qualité équivalente à celles de l argentique et un développement beaucoup moins onéreux. De plus, les possibilités de réglage sont plus nombreuses et les photos peuvent êtres modifiées à volonté. Mais ceci à un coût : bien que les prix baissent de manière spectaculaire, il faudra débourser plus d argent pour un appareil numérique que pour un argentique à qualité équivalente. D autre part, les images numérisées ont une durée de vie plus faible que les images sur papier. c) L avis d un photographe Pour avoir plus de précision quant à cette question qui suscite de nombreux débats, nous nous sommes rendus chez un photographe. Visiblement, d après les réponses que nous avons obtenues, le numérique permet d avoir des photos de qualité équivalente et, si certains grands photographes persistent et ne veulent pas entendre parler de numérique, c est plus une question d habitude de leur
système, qu un problème de qualité. De plus, selon lui le numérique devrait représenter plus de 80% des ventes d appareils photos en 2007. 4) Conclusion Depuis la première photo réalisée par Niepce, la photographie s est popularisée et les techniques se sont métamorphosées. Il semblerait que la photo argentique soit arrivée à son plus haut niveau de qualité, elle n évoluera probablement plus tant la qualité des clichés est excellente. L appareil numérique permettra sans doute d aller encore plus loin dans les années qui viennent ; Kodak annonce la sortie d un appareil de 16 millions de Pixels! De plus, le développement durable étant au cœur des débats, cette nouvelle technologie répond de plus en plus à cette exigence. L organisation de la collecte des déchets ainsi que le civisme des utilisateurs favoriseront le dépôt et le tri des composants et des consommables usagés en vue de leur recyclage. Ainsi, le futur monopole du numérique ne semble pas être une utopie, à moins que de nouveaux procédés révolutionnaires ne fassent leur apparition. 5) Bibliographie et sources d information http://membres.lycos.fr/photonum2001/ http://www.clubic.com/article-14325-1-la-photographie-numerique-comment-ca-marche-.html http://absolut-photo.com http://cours.cstj.net/570-346-f.d/fonction.htm http://www.aidenet.com/photo/index.htm «Cours de photographie : Fondamentaux photographie argentique» de Réné Bouillot éditions Dunod 2001. Remerciements au photographe de «Photostation» rue de Larrey à Lyon.