Comment fonctionne la photo-finish et pourquoi les vélos apparaissent déformés

Le Championnat d'Europe de cyclisme s'est terminé ce dimanche avec une de ces arrivées où l'œil humain s'avère complètement inutile. Remco Evenepoel et Giulio Ciccone ont franchi la ligne d'arrivée pratiquement en même temps et il a été nécessaire de recourir à la photo finish pour déterminer que le Belge avait franchi la ligne en premier.

La photo finish ne photographie pas l'arrivée, elle photographie le passage du temps

L'image définitive laisse une différence minimale entre les deux et, comme cela arrive souvent avec ce type de photographies, elle montre également certaines choses apparemment étranges. Les vélos semblent déformés, les roues ne sont pas complètement rondes et les proportions peuvent sembler très différentes de celles que nous verrions dans une photographie conventionnelle. L'explication est que une photo finish n'est pas vraiment une photographie normale.

Une caméra conventionnelle capture toute une scène en un instant donné. Une caméra de photo finish fonctionne différemment.

Le système observe en continu une ligne verticale très étroite située au niveau de la ligne d'arrivée et enregistre ce qui la traverse des milliers de fois par seconde. Par la suite, toutes ces petites captures sont placées les unes à côté des autres pour former l'image que nous voyons finalement.

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Cela change complètement la manière d'interpréter la photographie.

L'axe vertical représente la position de chaque coureur sur la largeur de la route, mais l'axe horizontal représente le temps, pas la distance.

C'est pourquoi, bien qu'en regardant une photo finish, il puisse sembler qu'un vélo est physiquement derrière un autre, en réalité, nous voyons des moments différents de son passage par exactement le même plan. En d'autres termes, la photo finish transforme le temps en une image.

Pourquoi les vélos apparaissent-ils déformés ?

Cette façon d'enregistrer l'arrivée explique également pourquoi les roues peuvent apparaître ovales, étirées ou avec les rayons complètement déformés. La caméra ne fige pas un vélo complet. Elle construit son image au fur et à mesure que chacune de ses parties traverse le plan d'arrivée.

De plus, une roue en mouvement a des vitesses très différentes à ses différents points par rapport au sol. Le point du pneu qui est en contact avec l'asphalte se déplace momentanément beaucoup plus lentement par rapport à la route que la partie supérieure de la roue.

En combinant tout cela avec un système qui enregistre une unique ligne au fil du temps, apparaissent les caractéristiques déformées des images de photo finish.

Donc, si dans l'image de l'Européen il semble que le vélo de Ciccone est plus court ou celui d'Evenepoel plus long, cela n'a rien à voir avec leurs dimensions réelles. C'est la conséquence de la manière dont l'image est construite et de la vitesse à laquelle chaque élément traverse la ligne.

Comment sont les caméras qui prennent la photo finish

Pour déterminer le gagnant, il n'importe pas non plus qui a la tête, les mains ou le guidon le plus avancé. En cyclisme, la référence pour établir l'ordre d'arrivée est la partie la plus avancée de la roue avant au moment où elle atteint le plan vertical de la ligne d'arrivée.

C'est précisément ce que les juges ont dû observer dans le final très serré entre Evenepoel et Ciccone.

Les systèmes modernes de photo finish peuvent réaliser des milliers de lectures de la ligne d'arrivée chaque seconde. Ceux utilisés par Tissot dans les grandes compétitions cyclistes peuvent atteindre 10 000 lectures par seconde, c'est-à-dire une toutes les 0,0001 secondes — une dix-millième de seconde. À 60 km/h, un vélo avance à peine de 1,67 millimètre pendant cet intervalle, une précision bien supérieure à celle d'une caméra conventionnelle de télévision.

C'est pourquoi une arrivée qui semble être un match nul à la télévision peut être résolue par une différence minuscule lorsque l'on analyse l'image spécifique de la photo finish.

La paradoxe de la photo finish est que l'image peut nous sembler complètement déformée et, en même temps, être beaucoup plus utile pour déterminer le gagnant qu'une photographie conventionnelle parfaitement nette.