Prendre en photo une ampoule: origine alternance de franges sombres et lumineuses

[invite2065db89]

Salut!

Ca fait quelques temps que je me demande pourquoi le fait de regarder une ampoule (allumée bien sur) a travers l'appareil photo de mon téléphone fait apparaitre une alternances de franges lumineuses et sombres régulières et verticales (voir pièce jointe).

J'ai pensé aux interférences surtout que la luminosité et l'écart des franges diminue si on écarte l'appareil,

MAIS il me semble que les interférences s'observent à condition que la lumière passe dans deux fentes: ici à part l'objectif de mon téléphone, je ne vois pas ce qui pourrait jouer le role de fente.

De plus les franges ressemblent à ce qu'on pourrait observer en faisant interférer un laser, mais il s'agit ici d'une lumière blanche donc polychromatique. Dans le cas d'interférences, je devrais observer au mieux des irisations comme à la surface d'un CD.

Etant en terminale S, j'ai encore des connaissances très limitées en optique, mais si quelqu'un qui s'y connait passe par là, je lui serais reconnaissante d'éclairer ma lanterne!
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[Ikhar84]

Bonsoir,

Cette "illusion" n'est pas du à des interférences mais plutôt à une absence de synchronisation entre la source et l'appareil de prise de vues.

C'est le même phénomème qui se produit lorsque, au cinéma (par exemple), les roues d'un véhicule se mettent brusquement à tourner dans le mauvais sens, alors que le véhicule avance toujours dans le même sens...

Tu noteras que ce phènomêne n'apparaît que pendant la "visée" pas sur la photo, qui, elle, est un "instantané"...

[obi76]

Bonjour,

on peut noter que votre analyse est parfaitement juste ! (à une seule petite différence sans importance ici : une source monochromatique peut interférer en passant dans un seul trou suffisamment petit, cela fait ce que l'on appelle des taches d'Airy : https://fr.wikipedia.org/wiki/Tache_d'Airy . Mais c'est circulaire, donc ce n'est pas votre cas)
Tout comme Ikhar84, je pencherai également pour un problème de synchronisation entre le capteur et la source. C'est le genre de phénomène que l'on pouvait également observer avec les écrans cathodiques : lorsque le capteur n'était pas synchronisé avec le balayage de l'écran, on observait un clignotement rapide (logique)...

[soliris]

Tu noteras que ce phènomêne n'apparaît que pendant la "visée" pas sur la photo, qui, elle, est un "instantané"...

Tiens, c'est curieux: Luthiel l'a photographié quand même, l'alternance de franges lumineuses et sombres.

[A voir en vidéo sur Futura]

[titijoy3]

Bonjour,

essayez de photographier une lampe alimentée par un courant continu pour voir ?

Thierry.

[albanxiii]

essayez de photographier une lampe alimentée par un courant continu pour voir ?

Excellente suggestion.

En fait, il faudrait aussi savoir comment est prise la photo.

En vidéo numérique, le flickering en éclairage artificiel est courant quand le temps d'exposition n'est pas un multiple de la période du courant qui alimente l'éclairage. Les spécifications UVC (USB video class) prévoient une commande spéciale pour indiquer à la caméra si cette fréquence est 60 ou 50 Hz selon qu'on est aux USA ou ailleurs, afin d'utiliser des temps d'exposition qui évitent ce problème.
Sur une seule photo, c'est plus étrange, sauf si elle est fabriquée à partir de plusieurs (mode HDR par exemple).

[titijoy3]

en fait,

qu'on me corrige si je me trompe,

je pense que l'appareil photo de luthiel met 6/50 emes de seconde pour acquérir l'image car la lampe à le temps de s'allumer et s'éteindre 6 fois, me semble t-il?

[albanxiii]

Un effet de rolling shutter avec de temps d'exposition, peut-être ?

[Pio2001]

Bonjour,

Cette "illusion" n'est pas du à des interférences mais plutôt à une absence de synchronisation entre la source et l'appareil de prise de vues.

C'est le même phénomème qui se produit lorsque, au cinéma (par exemple), les roues d'un véhicule se mettent brusquement à tourner dans le mauvais sens, alors que le véhicule avance toujours dans le même sens...

L'explication ne marche pas, car ici l'image originale ne contient pas d'éléments périodiques répétés. Même les zones uniformes sont affectées de rayures.

C'est le genre de phénomène que l'on pouvait également observer avec les écrans cathodiques : lorsque le capteur n'était pas synchronisé avec le balayage de l'écran, on observait un clignotement rapide (logique)...

Cela ne correspond pas tout-à-fait à ce qui est observé ici, car l'écran cathodique émettait par balayage, alors qu'ici, la source lumineuse est spatialement uniforme. Toutefois, on s'en approche, il y a bien un balayage de l'image ligne par ligne, sauf que ce n'est pas l'ampoule qui effectue un balayage, c'est le capteur d'image.

je pense que l'appareil photo de luthiel met 6/50 emes de seconde pour acquérir l'image car la lampe à le temps de s'allumer et s'éteindre 6 fois, me semble t-il?

C'est presque ça.
Sauf que les ampoules s'allument 100 fois par seconde, une fois quand le courant circule dans un sens, et une fois quand le courant circule dans l'autre sens.

Certaines ampoules fluorescentes en fin de vie se mettent parfois à sauter une alternance pendant une durée d'une seconde à peu près, et passent alors brièvement de 100 à 50 cycles par seconde. On dit qu'elles "papillonnent". Si elles faisaient cela tout le temps, ce serait insupportable au niveau du confort visuel.

Et pour être plus précis, il ne s'agit pas du temps pour acquérir l'image (temps de pose), mais du délai entre la lecture de la première ligne du capteur et la lecture de la dernière ligne du capteur.

Un effet de rolling shutter avec de temps d'exposition, peut-être ?

Exact, les détails sont donnés dans le premier lien externe de l'article : http://www.cvl.isy.liu.se/education/...tter-tutorial/
Lire les slides de la partie "Introduction".

Le phénomène se produit parce que les ampoules ont une luminosité qui varie 100 fois par seconde, et parce que les capteurs d'image CMOS utilisés dans nos appareils lisent l'image par balayage vertical. Au fur et à mesure du balayage, la luminosité de l'ampoule varie plusieurs fois.

Mais pour observer ce phénomène, il est nécessaire que le temps de pose de l'image soit inférieur ou égal à 1/200e de seconde, c'est pourquoi on ne l'observe que lorsqu'on vise l'ampoule directement.
Une scène éclairée en lumière artificielle ne nécessite jamais un temps de pose aussi court, sauf au flash, mais le flash n'est pas une source de lumière qui varie 100 fois par seconde.
Et en lumière du jour, où on peut descendre jusqu'à 1/1000e de seconde, la lumière ne varie pas.

J'ai fait quelques essais de mon côté :

Ampoule à filament : effet très marqué
Ampoule fluorescente : effet marqué
Ampoule LED : pas d'effet
Ampoule LED de lampe de poche : pas d'effet

Sur une ampoule fluorescente :
Visée en temps réel smartphone Samsung Galaxy S7 : effet visible
Photo Samsung Galaxy S7 (1/18048e de seconde (sic)): pas d'effet
Visée en temps réel Reflex Canon 1200D : effet visible
Photo Canon 1200D (1/3200e de seconde) : pas d'effet

Il semble que ces appareils savent annuler cet effet lorsqu'on réalise une prise de vue.