Les photosites
Le photosite, élément sensible du capteur de l'appareil photo numérique, transforme l'énergie lumineuse (photons) en énergie électrique (électrons) grâce aux propriétés du semi-conducteur qui le compose, généralement du silicium. C'est l'effet photoélectrique. Ce principe est utilisé également par les panneaux photovoltaïques pour produire de l'électricité. Chaque photosite est chapeauté par une lentille microscopique qui concentre la lumière et collecte les électrons produits dans un « puits ». Le nombre d'électrons collectés est proportionnel à la quantité de lumière reçue et crée un courant mesurable qui permet de définir l'intensité lumineuse. Les photosites sont uniquement sensibles à l'intensité et non à la couleur. Pour enregistrer les couleurs, il faut ajouter des filtres colorés, rouge, vert et bleu (filtres de Bayer) devant chaque photosite. Un filtre de couleur ne laisse passer que la composante de lumière de sa couleur.
Photosite : Petite surface d’un capteur électronique destinée à capter de la lumière.
Le capteur
Les photosites qui constituent le capteur sont répartis en matrice. Leur organisation en lignes et en colonnes permet de transférer tous les électrons contenus dans les photosites d'une ligne, dans celle immédiatement inférieure. La dernière ligne permet de mesurer l'intensité électrique résultant de l'intensité lumineuse. Cette valeur est numérisée ; pour cela elle est transformée en langage binaire. Ce dispositif à transfert de charge a donné son nom au capteur CCD (charge-coupled device). La taille des capteurs varie selon les appareils, les hauts de gamme utilisent une surface de capteur identique aux anciennes pellicules de taille 24 x 36 mm. Celle des capteurs de smartphone est bien plus réduite. Le nombre de photosites peut être identique sur ces deux capteurs, c'est leur taille qui change et leur capacité à capter la lumière.
Matrice : famille d'éléments habituellement présentée sous la forme d'un tableau rectangulaire à x lignes et y colonnes, chacune des cases contenant la valeur quantifiant un élément. Dans le cas d'une matrice CCD, il s'agit de l'intensité de la lumière captée par le photosite.
Définition et résolution
La taille d'une image est appelée définition. Elle est constituée par le nombre de points appelés pixels qui la composent en hauteur et en largeur. Le pixel est l'élément le plus petit qui constitue l'image. Chaque pixel est composé d'un mélange des trois couleurs : rouge, vert et bleu. Il faut un capteur doté d'au moins autant de photosites que de pixels souhaités pour créer une image. La résolution est la quantité de pixels par unité de longueur exprimée en PPP (point par pouce) ou DPI (dots per inch), le pouce étant une unité britannique équivalant à 2,54 cm. Les PPP n'ont de sens qu'au moment où l'image est sur un support physique. Plus la résolution est élevée, c'est-à-dire plus la densité de points sur la surface est importante, plus les points seront petits et l'image précise.
Du photosite au pixel
La présence du filtre de Bayer sur un capteur permet de n'obtenir qu'une seule et unique information couleur par photosite. Un filtre ne laisse passer que la composante de lumière de sa couleur. Le filtre rouge laisse passer la lumière rouge, etc. L'image vue par la matrice du capteur peut ressembler à l'exemple ci-dessous, avec la répartition suivante des couleurs. L'oeil humain étant deux fois plus sensible au vert, une matrice contient deux fois plus de filtres verts que de filtres rouges et bleus.
Numérisation des couleurs
Chacune des intensités de couleurs est codée en langage binaire par le capteur. L'élément de base dans le système de numération binaire est le bit qui ne peut prendre que deux valeurs : 0 ou 1.