Avec son nouveau capteur d’image Isocell HP2 de 200 mégapixels, Samsung tente de donner aux
photographes de smartphones le meilleur des deux mondes : une haute
définition et une bonne qualité d’image dans des conditions difficiles.
Le HP2 est en cours de production de masse. Samsung n’a pas annoncé sa date
de sortie ni indiqué dans quel téléphone il arrivera. Néanmoins, le capteur
devrait alimenter la caméra principale du smartphone phare de la société,
le
Galaxy S23 Ultra qui devrait être lancé le 1er février.
Les concepteurs de capteurs d’images doivent faire un compromis.
L’augmentation de la définition implique la réduction de la taille de chaque pixel du capteur, et les
pixels plus petits ne peuvent pas bien capter la lumière. Cela signifie que
les photos prises en basse lumière sont entachées de bruit. Elles perdent
des détails dans les parties ombragées d’une scène. Et elles souffrent
d’une surbrillance dans les zones lumineuses comme les ciels.
Cependant, le HP2 apporte de nouvelles méthodes pour
contrer ces problèmes et tirer le meilleur parti de chaque photon de
lumière, a révélé Samsung en exclusivité à CNET.
Le capteur du géant sud-coréen de l’électronique peut capter la lumière de
façon plus efficace, ce qui permet aux photos à plage dynamique élevée (HDR) de mieux gérer les
scènes comportant des éléments sombres et lumineux, a déclaré la société.
Et lors de la prise de vue en 200 mégapixels,
Samsung utilise l’intelligence artificielle pour rendre les détails les
plus fins.
On ignore encore quelles seront les performances du capteur lors des tests
en conditions réelles. Mais il n’est pas surprenant que Samsung se
concentre sur cette technologie. Les améliorations de la caméra sont l’une des principales
raisons de mettre à niveau les smartphones, de meilleures photos et vidéos
étant plus perceptibles que des processeurs, une autonomie de batterie et
une technologie réseau marginalement meilleurs.
« La définition complète de 200 Mpx brille particulièrement lors de
prises de vue dans des concerts ou en extérieur, où il y a beaucoup de
détails à capturer »
, a déclaré JoonSeo Yim, vice-président exécutif de
l’activité capteurs de Samsung Electronics.
« Ce n’est peut-être pas le paramètre prédominant pour la plupart des
consommateurs, mais nous voyons définitivement le besoin d’images très
détaillées. »
Apple, le principal rival de Samsung sur le marché des smartphones,
investit aussi massivement dans ses caméras. Des éléments d’objectif
relativement grands dépassent de l’arrière des modèles iPhone 14 Pro pour
montrer les performances de la caméra, et Apple a amélioré ses capteurs
pour une meilleure prise de vue en haute définition et en basse lumière.
Meilleures options de regroupement des pixels
Le pixel binning fait partie des principales techniques d’amélioration des
photos sur smartphone. Grâce à cette technique, des groupes de pixels physiques peuvent être
combinés en de plus grands pixels virtuels pour recueillir
davantage de lumière lorsque la luminosité est faible.
Samsung n’est pas le seul à utiliser le pixel binning. Vous le verrez dans
l’iPhone 14 Pro d’Apple, le
Pixel 7 de Google, le
Xiaomi 12T Pro et d’autres smartphones. Toutefois, le capteur HP2 est l’un des plus
avancés. Par exemple, Apple et Google utilisent un regroupement de pixels 2×2 qui transforme quatre pixels
physiques en un pixel virtuel. Les Galaxy S22 proposent un regroupement de pixels 3×3 depuis 2019, offrant des photos
de 108 mégapixels en cas de bonne lumière et des photos de 12 mégapixels
lorsque la lumière est faible.
Le HP2 de Samsung peut prendre des photos de 200 mégapixels dans de bonnes conditions. En cas de faible
luminosité, le pixel binning regroupe les pixels en morceaux de 2×2 pour obtenir une image de 50
mégapixels. Et lorsque la luminosité est encore plus faible, les blocs 4×4 « Tetra2pixel » de Samsung permettent de prendre
des photos de 12,5 mégapixels.
Les deux niveaux de pixel binning étaient disponibles sur le HP3 de 200 mégapixels annoncé en 2022. Cependant, le HP3
utilise des pixels plus petits qui réduisent l’encombrement de l’appareil,
mais ne sont pas aussi efficaces pour capturer la lumière. Le HP1,
annoncé en 2021, l’avait également. Mais le HP2 ajoute d’autres astuces qui font défaut au
HP1.
Les hauts et les bas du pixel binning
Le regroupement de pixels présente d’autres avantages. Les caméras peuvent recadrer la partie centrale de l’image pour zoomer sur des
sujets plus éloignés. Il s’agit d’une base essentielle de l’effort visant à
donner aux smartphones des capacités de zoom similaires aux objectifs des
appareils photo traditionnels. Le regroupement de pixels ouvre aussi de
nouvelles possibilités pour la vidéo haute définition 4K et 8K.
Le pixel binning a toutefois des inconvénients. Le traitement de tous ces
pixels demande beaucoup d’énergie à la batterie et le
stockage des photos haute définition consomme énormément d’espace de
stockage. Et les capteurs haute définition, bien que sympathiques en
principe, ne permettent pas d’obtenir une qualité d’image optimale s’ils ne
sont pas associés à des objectifs de haute qualité.
« Le mode complet de 200 mégapixels nécessite davantage de mémoire vive
et de puissance », explique JoonSeo Yim, ce qui explique pourquoi les capteurs haute
définition ne se trouvent que sur les smartphones haut de gamme.
L’une des difficultés rencontrées par le HP2 est la détermination de la couleur lors de la prise de photos de
200 mégapixels. Les appareils photo numériques captent la lumière rouge,
verte ou bleue pour chaque pixel, mais la conception Tetra2pixel signifie
que chaque groupe de 4×4 pixels ne capte qu’une seule de ces couleurs. Pour remplir les détails de
couleur nécessaires dans ces groupes de 16 pixels, Samsung utilise un algorithme d’intelligence artificielle.
Améliorations de la qualité d’image du Samsung HP2
Le capteur dispose d’autres techniques pour améliorer la qualité de
l’image, en particulier pour les scènes à plage dynamique élevée comportant
des détails clairs et sombres. En voici quelques-unes :
-
Une technologie appelée Dual Voltage Transfer Gate
(D-VTG) permet à chaque pixel de recueillir 33 % de lumière en plus, ce qui devrait
améliorer la qualité de l’image dans les scènes sombres et réduire les
taches blanches délavées dans les ciels lumineux. -
La fonction Dual Slope Gain (DSG) de Samsung améliore
les photos HDR en numérisant les données d’exposition de chaque pixel à deux échelles différentes. Le but est de recueillir
les données claires et sombres lors de la prise de vue en mode 50
mégapixels. L’abondance de pixels sur le capteur implique que certains
quartets de pixels sont réglés pour la lumière vive et d’autres pour la
lumière plus faible. -
Une fonction connexe appelée Smart-ISO Pro est une
technologie HDR distincte qui s’adapte à différentes scènes, en
utilisant différentes combinaisons de réglages de sensibilité
appropriées pour les différentes images utilisées pour construire la
photo HDR.
Une autre nouveauté du HP2 est un autofocus amélioré avec
une technologie appelée Super QPD. Elle permet de repérer
des lignes horizontales et verticales sur des groupes de 2 x 2 pixels, ce
qui aide la caméra à se verrouiller sur des détails tels que les horizons
ou les troncs d’arbres, même lorsque la luminosité est faible.
Chaque pixel HP2 a une largeur de 0,6 micron, soit 6
millionièmes de mètre. C’est un peu plus étroit que les 0,62 microns du
HP1. À titre de comparaison, un cheveu humain mesure environ 75 microns.
Combinée en une matrice 2×2 pour des photos de 50
mégapixels, la largeur des pixels passe à 1,2 micron, et
en 4×4 à 2,4 microns.
« Nous pensons que les capteurs d’images haute définition deviendront
une caractéristique standard des futurs smartphones phares », a déclaré JoonSeo Yim.
« Pour cette raison, nous pensons qu’il est important de poursuivre nos
efforts, qu’il s’agisse des processus de pixels avancés en dessous de
0,5 micron, des performances des pixels ou des algorithmes. »
Des tailles plus grandes permettent de mieux capturer la lumière. La taille
des pixels de Samsung est assez similaire à celle du capteur de la caméra
principale de l’iPhone 14 Pro qui utilise des pixels de 2,44 microns en mode 12 mégapixels et de 1,22
micron en mode 48 mégapixels.
En ce qui concerne la vidéo, le HP2 dispose de nombreuses options. Il peut
filmer des vidéos 8K à 30 images par seconde en utilisant
le capteur dans son mode 50 mégapixels. Il peut filmer des vidéos 4K à 120 images par seconde ou, si le mode
Smart-ISO est activé, à 60 images par seconde. Pour les vidéos 1080p, le
capteur filme à 480 images par seconde sans autofocus et à
240 images par seconde avec autofocus.
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