Synthèse additive des couleurs: La synthèse additive est le principe selon lequel on peut reconstituer l’ensemble des couleurs perceptibles par l’œil en additionnant des couleurs primaires dans différentes proportions. La synthèse additive à trois couleurs Rouge, Vert, Bleu ou RVB est l'une des plus employée, (scanners, appareils photo numériques, écrans LCD etc.). En mélangeant par exemple le rouge, le vert et le bleu dans les proportions maximales, on obtient le blanc.

Photosite: Composant essentiel du capteur, le photosite est l'unité de capture élémentaire de la lumière. Équipé d'une micro- lentille pour focaliser le flux lumineux, il transforme les photons en électrons sur le principe d'une cellule photoélectrique.

Dématriçage: C'est l'étape logicielle intermédiaire qui permet principalement de calculer la valeur des composantes RVB des pixels en fonction des valeurs lues par les photosites.

Pixel: C'est l'unité minimale adressable par le contrôleur vidéo, ces points élémentaires constituent par leur juxtaposition la matrice de l'image numérique visible à l'écran (image matricielle). Dans le cas d'un écran en noir et blanc, chaque pixel correspond à un point. Par contre pour reproduire une couleur à l'écran, chaque pixel devra être composé d’un ensemble de 3 sous-pixels permettant d’afficher les couleurs primaires : rouge, vert et bleu (RVB). L'allumage d'un pixel dans une couleur définie nécessite la triple information des valeurs RVB.

Capteur et création de l'image numérique.

Le photosite d'un capteur ne perçoit pas la couleur, il enregistre simplement la quantité de lumière qu'il reçoit, cette information permet de constituer une image monochrome. Sachant que la composante couleur nécessite trois variables RVB, la première astuce consiste à faire "voir" la couleur aux photosites. Pour cela on va placer un filtre de couleur primaire devant chaque photosite pour séparer les différentes longueurs d'ondes.

Le concept de filtrage retenu fait généralement appel à une matrice de Bayer du nom de son inventeur. C'est une grille répétitive carrée de 4 filtres primaires disposée le plus couramment comme suit devant les photosites du capteur: VERT - ROUGE - BLEU - VERT et ainsi de suite...

On constate dans ce cas que  50% des photosites sont dédiés à la reconnaissance du vert, 25% au rouge et 25% au bleu. Ce choix s'explique par un besoin supplémentaire d'information dans les verts pour un rendu plus conforme à la vision humaine, celle-ci étant plus sensible aux longueurs d'ondes correspondant au vert.

A ce stade et si on a bien suivi, on pourrait penser que quatre photosites (VRBV) sont nécessaires à l'obtention des valeurs RVB qui permettront l'allumage d'un pixel en une couleur définie. Dans la même logique, on pourrait penser (avec effroi, car comment faire rentrer ces dizaines de millions de petites choses sur un timbre poste) qu'un capteur, par exemple de 22 millions de pixels comporterait en fait 88 millions de photosites fournissant respectivement les valeurs RVB nécessaires à chaque pixel...

Ce tour de passe passe s'appelle le dématriçage.

C'est là où tout le savoir faire des ingénieurs va s'exprimer et pour reprendre l'exemple ci-dessus, ils vont devoir produire par interpolation spectrale une image couleur de 22 millions de pixels.
Le dématriçage, c'est l'art subtil de créer à partir de données absentes, une information RVB réaliste et cohérente en limitant si possible les artefacts pour un nombre de pixels qui sera à peu près équivalent au nombre de photosites. Ce rôle est dévolu au processeur d'images associé au capteur.  L’algorithme va prendre en compte dans son calcul, non seulement la valeur retournée par un photosite, mais il va également analyser la répartition spectrale des photosites adjacents pour simuler et attribuer une information trichrome à chaque photosite. Encodées dans le fichier RAW ces informations interpolées issues des 22 millions de photosites "monochromes" seront ainsi disponibles pour la création d'une image couleur de 22 millions de pixels.

La crise de logement des photosites.

L'avantage évident du dématriçage est d'économiser des photosites et donc de produire des photos de qualités avec des capteurs de moindre taille. Revers de la médaille, des artefacts apparaissent. Par exemple, la structure en matrice va générer dans certaines conditions un phénomène de moiré chromatique (interférence entre des images contenant une structure répétitive et la structure du capteur). Cet effet pervers est en grande partie rectifié par l'ajout d'un filtre passe bas, une solution qui n'est cependant pas techniquement totalement satisfaisante car elle fait perdre un peu de netteté à l'image.

Pixels chauds, pixels morts, on y arrive...

Tous les capteurs de nos APN ont des photosites défectueux, mais heureusement, la dégradation apportée à l'image est souvent imperceptible.

Définitions courantes:

• Un pixel mort est un photosite totalement défectueux qui ne délivre aucun signal.
• Un pixel chaud est un photosite fonctionnel qui délivre un signal anormal (en général lors des poses longues).

Pour résumer, un photosite déficient entraine l'impossibilité de calculer une valeur RVB cohérente pour un pixel donné au moment du dématriçage.
Première remarque, l'emploi commun du terme pixel pour définir le dysfonctionnement d'un photosite relève de l'abus de langage, le pixel n'est ni chaud ni mort, il est mal interprété du fait de la défaillance d'un ou plusieurs photosites, mais bref passons... cet amalgame étant communément admis, on emploie maintenant régulièrement le terme de pixel à la place de photosite.

Concrètement comment cela se traduit-il ?

En agrandissant l'image à 100% on remarque des pixels de couleur ou de densité anormales qui tranchent avec leur environnement immédiat, ils sont présents régulièrement aux mêmes endroits sur des photos différentes.
Généralement si le pixel incriminé est blanc et que les clichés sont réalisés avec des vitesses supérieures au 1/100ème, on a de très fortes probabilités d'être confronté à un pixel mort, donc à un photosite qui ne fonctionne plus. Par contre si le phénomène n'apparaît que dans le cadre d'une photo réalisée en pose lente, il y a plus de "chance" d'avoir à faire à un pixel chaud. Je développe: certains photosites ont un facteur de bruit thermique plus élevé que les autres; il s'agit en général de courants de fuite qui génèrent des électrons supplémentaires au niveau du photosite ceci ayant pour conséquence un pixel coloré et saturé qui se distingue des autres dans l'image.

Le mieux pour repérer ces pixels indélicats, c'est de choisir une photo avec beaucoup de tons moyens, ou de réaliser 2 photos sur fond gris neutre, une en pose rapide et l'autre en pose lente (env. 30s). Analyser la photo en pose lente et entourer les pixels marginaux et ajouter un calque avec l'autre photo puis comparer les emplacements marqués, les pixels qui ont disparus sont les pixels chauds, ceux qui restent sont ...  allez, je suis sûr que vous l'avez deviné...

Dans mon cas les pixels se manifestant régulièrement au moment de la retouche, j'ai donc décidé d'agir...

Les remèdes.

Le premier consiste à retoucher avec l'outil tampon toutes les photos où se manifeste le problème. Cette solution de bon aloi, devient lassante au bout d'un moment et parfois un pixel furieux échappe à votre vigilance. Et là c'est le drame... en effet, vos amis se moquent de vous, il faut changer votre statut Facebook en "ridiculisé par un pixel mort-vivant" et retirer professionnel derrière photographe etc...

Le second consiste à envoyer le boîtier chez Canon et à exiger le remplacement du capteur... à vos frais ! Bon, je vous rassure tout de suite c'est réellement disproportionné et même avec un capteur neuf vous avez toutes les chances d'avoir déjà quelques photosites qui dysfonctionnent.

Plus sérieusement, concernant par exemple les photos en pose lente, la première chose à faire et d'activer la fonction réduction du bruit en pose longue (si bien sûr elle fait partie du menu de l'appareil). Inconvénient le temps de pose est doublé, un choix à assumer.
En pose longue, le capteur chauffe et génère un signal parasite appelé bruit thermique ou dark, à chaque doublement du temps de pose, le bruit produit est multiplié par deux. Sur ON le mode réduction de bruit en pose longue fait réaliser automatiquement après la prise de vue, une seconde prise de vue à l'appareil, avec un temps de pose identique mais obturateur fermé. L'image obtenue contient donc uniquement le signal parasite qui sera soustrait de manière logicielle à l'image d'origine.

Oui, et si cela ne marche pas !

Dans le cas des pixels morts et voire de certains pixels chauds cette fonction est inopérante,  il faut alors sortir l'artillerie lourde... le remappage de capteur (appelé aussi remapping ou pixel mapping).

Le remappage du capteur. (Ramapping, pixel mapping)

Cette fonction existe sur la plupart des boîtiers Canon, mais elle n'est pas commentée. Si le nom confine au néologisme barbare, la procédure est toute simple:

1- Retirer l'objectif et mettre le bouchon de boîtier en place

2- Mettre le cache oeilleton ou être dans une pièce pas trop éclairée

3- Tenir l'appareil verticalement et procéder au nettoyage du capteur manuel

• Menu nettoyage capteur
• Nettoyage manuel
• Valider le nettoyage manuel
• attendre 30 secondes
• Éteindre l'appareil

Voilà c'est fait, en toute logique les pixels défectueux n'apparaîtront pas sur les prochaines photos...

Cette procédure permet de réaliser une cartographie des pixels HS et les ignore au profit d'une interpolation des pixels voisins au moment du dématriçage.