TPE 1S - Resolution oeil/appareil photo

[invitefa5751c8]

Bonjour,
Je suis en 1erS et je fais un tpe avec comme problématique :

Est-ce que la qualité d’un appareil photo est-elle comparable a celle d’un œil ?

On a commencé a comparer les pixels aux cônes et bâtonnets d'une rétine avec comme expérience de voir la position des cônes sur la rétine et les compter avec un logiciel puis de calculer le nombre de pixels sur une image.
Cependant voici notre problème, on est coincé. Apres avoir fait ces expériences et constatations nous ne savons pas sur quoi aboutir. On se pose la question et alors? A quoi sa sert tout ça?

Alors voici pourquoi j'ai besoin de votre aide. On cherche des expériences a faire en physique/chimie et svt et un plan qui tienne la route et qui aille dans les détailles. Parce que on ne sait pas sur quoi continuer ...

Merci d'avoir lu.
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[JPL]

Tu ne peux pas comparer les deux. D'une part la distribution des cônes sur la rétine est très différente d'une région à l'autre. Le maximum de résolution se situe au niveau de la fovéa, ce qui est une région très restreint, ce dont on peut se rendre compte en partie si on se force à fixer un point précis. Tout le reste est plus ou moins flou. Ce qui donne l'impression que l'on voit toute une page ou tout un paysage nets, c'est que l’œil effectue sans qu'on s'en rende compte des petits mouvements appelés saccades et d'autres mouvements plus amples grâce auxquels on balaie instinctivement la scène examinée. En plus le cerveau effectue un gros travail de traitement et d'interprétation pour intégrer ces informations dans une image cohérente.

La résolution de l’œil s'exprime en fonction de l'angle entre l’œil et les deux points les plus proches qu'il est possible de distinguer. Elle est de l'ordre de 1 minute d'arc.

Au contraire pour une photo on exprime la définition (et non la résolution) en pixels par pouce. Ce n'est donc pas comparable puisqu'il ne s'agit pas d'une valeur angulaire, laquelle va dépendre de la focale de l'objectif, du format de l'image restituée, de la distance d'observation et de son support. Par exemple l'écran que j'ai devant moi a une définition de 94 points par pouce, ce qui signifie que chaque pixel recouvre un nombre assez important de pixels de la photo numérique (approximativement 9 avec mon appareil de photo). Si on imprime l'image on peut avoir une définition meilleure qui dépend de l'imprimante et de son réglage (on choisit souvent 300 points par pouce).

Donc petit calcul que je te laisse à faire : à quelle distance entre l’œil et l'écran l'angle formé par l’œil et deux pixels contigus de l'écran feront-ils un angle de 1 minute ? Car si tu es à une distance inférieure ou égale tu distinguera les pixels de l'écran, et à une distance supérieure tu ne les verra plus.

[invitefa5751c8]

Merci beaucoup pour cette réponse elle nous a bien aidé! Mais est ce que c'est possible de démontrer ce raisonnement par une expérience ? De plus on sait qu'on ne peux pas réellement comparer les cônes avec des pixels mais on doit passer par la démarche d'expliquer le fonctionnement des deux pour ensuite arriver à l'hypothèse si l'appareil photo peut un jour devenir plus performant que l'oeil ?

[JPL]

Appareil de photo et rétine utilisent une détection trichrome pour reconstituer les couleurs, même si la sensibilité des pixels aux couleurs est assez différente de celle des cônes. La définition des bons appareils de photo repose sur les capteurs mais aussi sur l'optique, et là il est indiscutable que l'optique des bons appareils est incomparablement meilleure que celle de l’œil. Si l’œil semble meilleur il le doit surtout au cerveau qui effectue un fantastique travail de réinterprétation des informations imparfaites que lui envoie le nerf optique.

Le points sur lequel les appareils de photos sont nettement plus limités c'est l'amplitude des contrastes qu'il est possible de capturer dans une image, c'est-à-dire entre la valeur la plus claire et la valeur la plus sombre correctement rendues. Trop sombre le signal est trop faible et se confond avec le "bruit de fond" du capteur ; trop clair, les capteurs sont saturés (on dit que les détails sont "cramés"). En ce qui concerne la sensibilité nos bâtonnets s'en tirent mieux en très faible lumière que les capteurs car il faut des poses longues pour obtenir une image tandis que nos bâtonnets peuvent donner des images en instantané (mais sombres et monochromes).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitefa5751c8]

Merci !! Encore une dernier question j'espère. Faire des expérience en svt ne nous posent pas de souci cependant nous ne trouvons pas d'expériences à faire en physique qui peut être utile dans notre démarche mais on est obligé de faire les deux ... Des avis ?

[JPL]

La seule chose qui me vient à l'esprit (mais est-ce de la physique au sens où l'entendent tes professeurs ?) c'est, avec un appareil ayant une gamme étendue de sensibilités, de prendre la même scène à la sensibilité minimum (ISO 100 probablement) et une à la sensibilité maximum (variable selon les appareils) et de les afficher toutes les deux avec un zoom de 100% sur l'écran d'un ordinateur. On voit clairement la dégradation de l'image due au bruit numérique à la sensibilité maximum (ça granule beaucoup), surtout dans les zones sombres. C'est une limite des capteurs. Bien entendu pas question de faire ça avec un smartphone où l'on n'est maître d'aucun réglage.

[Boumako]

Bonjour

En réalité la dynamique de l’œil n'est pas si bonne, par contre celui ci sait très bien s'adapter localement, un peu comme le fait un appareil photo en mesure spot.
On peut facilement le mettre en évidence en plaçant des fils de couture de différentes couleur devant un écran retro éclairé dans une pièce sombre et en demandant à une personne de citer les couleurs.
En ce qui concerne la comparaison de la résolution on peut photographier des lignes fines avec un équivalent 50mm (censé se rapprocher de la vision normale), mais le test caractérisera plus l'objectif que l'appareil photo.

[agitateur]

Hello,

Ce qui me vient en tête, reliant l'oeil et l'appareil, et de manière incidente l'oeil et la physique des capteurs, est la notion de cercle de confusion:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cercle_de_confusion

Si l'on pousse la chaine graohique jusqu'au bout ( impression avec divers agrandissements ), il y a de quoi faire au niveau expérimental. Tout en passant par pas mal d'optique.