Ressources pédagogiques  Les participants du challenge

Jeune femme ayant un appareil photo

Jeune femme ayant un appareil photo à la main (izusek, iStockphoto)

Les STIM en contexte

Comparaison de l’œil et d’un appareil photo

Parlons sciences

Résumé

Nos yeux nous permettent de voir en transmettant des signaux à notre système nerveux. À de nombreux égards, ils sont très semblables à un appareil photo.

Ce sont les fonctions coordonnées de tes yeux et de ton cerveau qui te permettent de voir. En fait, cela fait des millions d’années que l’œil et le cerveau humains évoluent parallèlement.
Tes yeux fonctionnent un peu comme un autre système optique capable d’enregistrer des images du monde : l’appareil photo. Examinons les points communs et les différences qui existent entre l’œil et l’appareil photo.

En quoi l’œil et l’appareil photo sont-ils semblables?

L’œil et l’appareil photo possèdent tous les deux des lentilles et des surfaces photosensibles (sensibles à la lumière).
Ton iris module la quantité de lumière qui entre dans ton œil. Ton cristallin (« lentille » de ton œil) contribue à focaliser les rayons lumineux. Ta rétine est une surface photosensible située au fond de ton œil. Elle enregistre une impression visuelle, c’est-à-dire une image de ce que tu regardes. Puis, elle la transmet à ton cerveau sous forme d’influx nerveux par l’intermédiaire du nerf optique. Ton cerveau interprète alors ce que tu vois.

Le savais-tu? 

C’est le brun qui est la couleur d’yeux la plus répandue dans le monde.

Coupe transversale de l’œil humain
Coupe transversale de l’œil humain (Parlons sciences; adaptation d’une image de Rhcastilhos, modifiée par Jakov [domaine public] via Wikimedia Commons)

 

Illustration - étiquettes

Un oeil humain a un cristallin (1), une pupille (2), un iris (3), une cornée (4), une rétine (5), un nerf optique (6) et un point aveugle (papille) (7).

 

Ce processus est comparable à celui-ci qui se déroule lorsqu’on prend une photo avec un appareil photo. La lumière atteint la surface de l’objectif (lentille) de l’appareil photo. Le diaphragme module la quantité de lumière qui entre dans l’appareil. Puis, la lumière parvient à une surface photosensible. Pendant longtemps, cette surface a été une pellicule (film) photographique. Elle est remplacée de nos jours par un capteur d’images dans les appareils numériques. 

Coupe transversale d’un appareil photo reflex mono-objectif
Coupe transversale d’un appareil photo reflex mono-objectif (© 2019 Parlons sciences).

 

Illustration - étiquettes

Un appareil photo reflex mono-objectif a un objectif (1), un miroir (2), un diaphragme (3), un prisme (4), un film ou un capteur d’images (5) et un oculaire (6).

 

La rétine, la pellicule et le capteur d’images ont tous un point commun : ils reçoivent tous une version inversée (de haut en bas) de l’image. Pourquoi? Le cristallin et l’objectif (les lentilles de l’œil et de l’appareil photo) sont convexes, c’est-à-dire arrondis vers l’extérieur. Lorsque la lumière frappe un objet convexe, elle est réfléchie par celui-ci et est donc inversée.

Pourtant, tu ne vois pas le monde à l’envers. Et les films que tu regardes ne sont pas à l’envers non plus. Pourquoi?

C’est parce que ton cerveau intervient pour aider tes yeux. Il sait que le monde qui t’entoure n’est pas à l’envers. Par conséquent, il retourne l’image une deuxième fois pour qu’elle soit dans le bon sens. Les appareils numériques sont programmés de telle sorte qu’ils effectuent cette correction eux-mêmes. Les appareils photo non numériques contiennent un prisme ou un miroir qui retourne l’image afin qu’elle soit dans le bon sens. La pellicule est transparente, donc on peut voir les images dans le bon sens directement.

Quelles différences y a-t-il entre l’œil et un appareil photo?

Il y a deux grandes différences entre l’œil humain et un appareil photo. La première est liée à la focalisation de l’image, et la seconde, au traitement des couleurs.

Quelle différence y a-t-il entre l’œil et un appareil photo en matière de focalisation?

Le cristallin (« lentille » de l’œil) se déforme de manière à rester focalisé sur un objet en mouvement. De plus, son épaisseur varie de façon à ce que l’œil s’accommode à la distance de l’objet observé. Ces propriétés sont attribuables au fait qu’il est rattaché à de petits muscles qui se contractent et qui se relâchent au besoin.
L’objectif (« lentille ») de l’appareil photo n’a pas cette capacité. C’est pour cette raison que les photographes changent d’objectifs en fonction de la distance qui les sépare de l’objet photographié. Certaines pièces mécaniques de l’objectif peuvent également s’ajuster de façon à ce que l’objectif demeure focalisé sur un objet plus ou moins distant.

Quelles différences y a-t-il entre l’œil et un appareil photo en matière de traitement des couleurs?

Ta rétine comprend deux types de photorécepteurs : les bâtonnets et les cônes. Les bâtonnets te permettent de voir en cas de faible luminosité. Ils ne sont pas utiles pour la vision des couleurs.


Ce sont les cônes qui te permettent de voir la vie en couleurs. Il existe trois types de cônes. Chacun d’entre eux est sensible à une gamme de longueurs d’onde différente. Les cônes rouges sont stimulés par les grandes longueurs d’onde, les cônes bleus, par les courtes, et les cônes verts, par les moyennes.

Localisation des bâtonnets et des cônes
Localisation des bâtonnets et des cônes et réaction de ceux-ci aux différentes longueurs d’onde de lumière (Parlons sciences; adaptation d’une image de Graphic_BKK1979 via iStockphoto).

Si tu vois en couleurs, c’est parce que ton cerveau active différentes combinaisons de cônes. 

Le savais-tu? 

La déficience de la vision des couleurs est souvent appelée daltonisme. Le daltonisme est attribuable à un dysfonctionnement des cônes de la rétine

Les appareils photo eux aussi sont dotés de photorécepteurs. Mais ils n’en ont qu’un seul type. Ils distinguent la lumière rouge, la lumière bleue et la lumière verte grâce à des filtres qui sont placés sur leurs photorécepteurs. Dans un appareil photo, les photorécepteurs sont répartis uniformément sur le capteur d’images. Dans l’œil humain, en revanche, les cônes sont concentrés au centre de la rétine. Il n’y a pas de bâtonnets au centre de la rétine. 

Quelles sont les autres différences qui existent entre l’œil et un appareil photo?

Étant donné que son capteur d’images est recouvert de photorécepteurs, l’appareil photo capte toujours une image « complète » de la réalité. Ton œil, en revanche, possède un point aveugle (ou tache aveugle). C’est le point où le nerf optique s’insère dans la rétine. Il est complètement dépourvu de photorécepteurs. 
La plupart du temps, tu ne te rends pas compte de l’existence de ce point aveugle. C’est parce que lorsque la lumière atteint cette partie de l’un de tes yeux, ton cerveau se sert de l’information visuelle captée par ton autre œil pour reconstruire l’image manquante. 
Tu peux vérifier l’existence de ton point aveugle en faisant une expérience toute simple.

Test du point aveugle
Test du point aveugle (© 2019 Parlons sciences).

 

Graphique – Version textuelle

1.  Dessine un point à l’extrémité d’une feuille de papier.

2.  Dessine un signe plus (+) à une distance de 15 à 20 cm du point.

3.  Ferme ton œil droit.

4.  Place la feuille à environ 50 cm de ton visage.

5.  Fixe le signe + avec ton œil gauche seulement. Rapproche lentement la feuille de ton visage. Le point finira par disparaître!

6.  Maintenant, ferme ton œil gauche. Répète les étapes 3 à 5 en fixant le point avec ton œil droit cette fois. Est-ce que le signe + a disparu cette fois-ci?

 

Ta vision devient floue chaque fois que tu tournes sur toi-même ou que tu te retournes rapidement. C’est pour cette raison que les danseurs apprennent la technique du spotting. Ils fixent un point et chaque fois qu’ils font une pirouette, ils tournent la tête rapidement pour retrouver le même point. Cette technique leur permet de rester en équilibre et ne pas perdre leur sens de l’orientation. Elle prévient également les étourdissements. Ça, c’est quelque chose qu’un appareil photo ne peut pas faire! 

 

Amorces de discussion

Faire des liens
  • Connais-tu ce vieux dicton : « ne crois rien de ce que tu entends dire et ne crois que la moitié de ce que tu vois »? Qu’est-ce que cela veut dire selon toi?
  • As-tu déjà constaté un point aveugle dans ta vision?
  • Aimes-tu prendre des photos et des vidéos? Pourquoi ou pourquoi pas?
Faire des liens
  • Connais-tu ce vieux dicton : « ne crois rien de ce que tu entends dire et ne crois que la moitié de ce que tu vois »? Qu’est-ce que cela veut dire selon toi?
  • As-tu déjà constaté un point aveugle dans ta vision?
  • Aimes-tu prendre des photos et des vidéos? Pourquoi ou pourquoi pas?
Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement
  • Penses-tu qu’il sera possible un jour de réparer des lésions de l’œil à l’aide de prothèses semblables aux pièces utilisées dans les appareils photo, ou encore de remplacer un œil malade par une prothèse? Pourquoi ou pourquoi pas?
  • Peut-on vraiment croire tout ce que l’on voit sachant que le cerveau « reconstruit » l’information visuelle manquante? Explique ton point de vue.
  • Quelles nouvelles technologies contribuent à améliorer la vision des gens qui ont des problèmes de vue?
Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement
  • Penses-tu qu’il sera possible un jour de réparer des lésions de l’œil à l’aide de prothèses semblables aux pièces utilisées dans les appareils photo, ou encore de remplacer un œil malade par une prothèse? Pourquoi ou pourquoi pas?
  • Peut-on vraiment croire tout ce que l’on voit sachant que le cerveau « reconstruit » l’information visuelle manquante? Explique ton point de vue.
  • Quelles nouvelles technologies contribuent à améliorer la vision des gens qui ont des problèmes de vue?
Explorer les concepts
  • Que signifie l’expression « l’œil regarde, mais c’est le cerveau qui voit »? Explique ton point de vue.
  • Quand tu prends une photo, qu’est-ce que tu peux faire pour qu’elle soit la plus nette possible? Quels ajustements ton appareil photo fait-il (automatiquement) pour toi pour que l’image soit nette? 
  • Quels sont les progrès technologiques qui font que les appareils photo fonctionnent de plus en plus comme l’œil humain?
  • Comment nos connaissances scientifiques sur le rôle du cerveau dans la vision peuvent-elles nous aider à expliquer pourquoi deux personnes qui assistent à la même scène ne se souviennent pas exactement des mêmes choses?
Explorer les concepts
  • Que signifie l’expression « l’œil regarde, mais c’est le cerveau qui voit »? Explique ton point de vue.
  • Quand tu prends une photo, qu’est-ce que tu peux faire pour qu’elle soit la plus nette possible? Quels ajustements ton appareil photo fait-il (automatiquement) pour toi pour que l’image soit nette? 
  • Quels sont les progrès technologiques qui font que les appareils photo fonctionnent de plus en plus comme l’œil humain?
  • Comment nos connaissances scientifiques sur le rôle du cerveau dans la vision peuvent-elles nous aider à expliquer pourquoi deux personnes qui assistent à la même scène ne se souviennent pas exactement des mêmes choses?
Nature de la science et de la technologie
  • À ton avis, l’appareil photo recèle-t-il un plus grand potentiel d’améliorations technologiques que l’œil humain? Explique ton point de vue.
  • Penses-tu qu’on finira un jour par utiliser les technologies photographiques pour améliorer l’œil humain? Pourquoi ou pourquoi pas?
Nature de la science et de la technologie
  • À ton avis, l’appareil photo recèle-t-il un plus grand potentiel d’améliorations technologiques que l’œil humain? Explique ton point de vue.
  • Penses-tu qu’on finira un jour par utiliser les technologies photographiques pour améliorer l’œil humain? Pourquoi ou pourquoi pas?
Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article peut être utilisé pour favoriser l’enseignement et l’apprentissage de notions relatives à l’œil humain, à la vision, aux systèmes optiques, à la lumière visible et au système nerveux dans les domaines suivants : Biologie, Anatomie, Ingénierie et Technologie, et Physique (ondes, son et lumière). Voici la liste des concepts qui y sont présentés : iris, cristallin, rétine, nerf optique, diaphragme, pellicule (film) photographique, capteur d’images, inversée, convexe, réfléchie, accommodation, photorécepteurs, bâtonnets, cônes, longueurs d’onde et point aveugle.
  • Avant la lecture de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves de remplir un guide d’anticipation pour les amener à réfléchir à la question. Ils pourraient comparer les points forts et les points faibles de l’œil à ceux d’un appareil photo en se concentrant sur la façon dont chacun d’entre eux permet de voir ou d’observer le monde. Cette stratégie contribuera à activer leurs connaissances préalables sur le sujet et à susciter leur curiosité. Il est possible de télécharger pour cette vidéo des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage du guide d’anticipation prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf]. La clé de correction est disponible en format [.pdf].
  • Pour consolider l’apprentissage à partir de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’élaborer un organisateur graphique, tel qu’un graphique en T, afin de résumer les points communs et les différences qui existent entre l’œil et un appareil photo. 
  • En guise d’exercice de suivi pratique, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves de faire le test du point aveugle qui est décrit dans l’article. Les élèves pourraient également faire un test de perception des couleurs et/ou regarder différentes illusions visuelles, afin de comparer leurs propres perceptions avec celles de leurs pairs.
  • Pour approfondir l’apprentissage après la lecture de l’article, l’enseignant ou enseignante pourrait mener une discussion sur le potentiel de la technologie, soit sa capacité à remplacer l’être humain ou à améliorer le corps humain (p. ex., à accroître la précision de la vision). L’enseignant peut diviser la classe en petits groupes et demander aux élèves d’utiliser un Organisateur du pour et du contre afin de cerner les limites dans chaque cas. Il est possible de télécharger pour cette vidéo des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage de l’Organisateur du pour et du contre prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].
  • En guise d’activité d’extension, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves de faire une recherche sur les récentes innovations en technologie photographique. Ils pourraient présenter leur résultat au reste de la classe, puis entamer une discussion sur d’éventuelles applications pour les appareils photo sophistiqués de demain.
Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article peut être utilisé pour favoriser l’enseignement et l’apprentissage de notions relatives à l’œil humain, à la vision, aux systèmes optiques, à la lumière visible et au système nerveux dans les domaines suivants : Biologie, Anatomie, Ingénierie et Technologie, et Physique (ondes, son et lumière). Voici la liste des concepts qui y sont présentés : iris, cristallin, rétine, nerf optique, diaphragme, pellicule (film) photographique, capteur d’images, inversée, convexe, réfléchie, accommodation, photorécepteurs, bâtonnets, cônes, longueurs d’onde et point aveugle.
  • Avant la lecture de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves de remplir un guide d’anticipation pour les amener à réfléchir à la question. Ils pourraient comparer les points forts et les points faibles de l’œil à ceux d’un appareil photo en se concentrant sur la façon dont chacun d’entre eux permet de voir ou d’observer le monde. Cette stratégie contribuera à activer leurs connaissances préalables sur le sujet et à susciter leur curiosité. Il est possible de télécharger pour cette vidéo des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage du guide d’anticipation prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf]. La clé de correction est disponible en format [.pdf].
  • Pour consolider l’apprentissage à partir de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’élaborer un organisateur graphique, tel qu’un graphique en T, afin de résumer les points communs et les différences qui existent entre l’œil et un appareil photo. 
  • En guise d’exercice de suivi pratique, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves de faire le test du point aveugle qui est décrit dans l’article. Les élèves pourraient également faire un test de perception des couleurs et/ou regarder différentes illusions visuelles, afin de comparer leurs propres perceptions avec celles de leurs pairs.
  • Pour approfondir l’apprentissage après la lecture de l’article, l’enseignant ou enseignante pourrait mener une discussion sur le potentiel de la technologie, soit sa capacité à remplacer l’être humain ou à améliorer le corps humain (p. ex., à accroître la précision de la vision). L’enseignant peut diviser la classe en petits groupes et demander aux élèves d’utiliser un Organisateur du pour et du contre afin de cerner les limites dans chaque cas. Il est possible de télécharger pour cette vidéo des fiches reproductibles de la stratégie d’apprentissage de l’Organisateur du pour et du contre prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].
  • En guise d’activité d’extension, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves de faire une recherche sur les récentes innovations en technologie photographique. Ils pourraient présenter leur résultat au reste de la classe, puis entamer une discussion sur d’éventuelles applications pour les appareils photo sophistiqués de demain.

En savoir plus

l'appareil photo et l'oeil (2017) Mathrix - Une comparaison détaillée de l'œil et d'une caméra, à l'aide de diagrammes dessinés sur un tableau blanc (11:33)

La photographie numérique, comment ça marche? (2018) Clubic - quatre pages d'informations, y compris des comparaisons des technologies de la photographie numérique et cinématographique

Références

Ferland, M. (2018, avril 10). Comparison of the human eye to a camera Sciencing.

Kamps, H. J. (2017, novembre 24). What’s the difference between a camera and a human eye? Medium.

Mental Floss UK. (2017, février 10). How our eyes see everything upside sown. Mental Floss.

National Keratoconus Foundation. (n.d.). How does the human eye work?

Neel, J. (2014, octobre 16). The upside down world inside your camera Lens Garden.