Comment la photographie numérique améliore les photos sur smartphone

En ce qui concerne les caméras pour smartphones, il ne s’agit plus uniquement de matériel. Les smartphones modernes utilisent automatiquement des techniques de «photographie computationnelle» pour améliorer chaque photo que vous prenez.

Utilisation d’un logiciel pour améliorer la caméra de votre smartphone

La photographie computationnelle est un terme général désignant de nombreuses techniques différentes qui utilisent des logiciels pour améliorer ou étendre les capacités d’un appareil photo numérique. Fondamentalement, la photographie informatique commence par une photo et se termine par quelque chose qui ressemble toujours à une photo (même si elle ne pourrait jamais être prise avec un appareil photo ordinaire.)

Comment fonctionne la photographie traditionnelle

Avant d’aller plus loin, passons rapidement en revue ce qui se passe lorsque vous prenez une photo avec un vieil appareil photo argentique. Quelque chose comme le SLR que vous (ou vos parents) avez utilisé dans les années 80.

Lorsque vous cliquez sur le déclencheur, celui-ci s’ouvre pendant une fraction de seconde et laisse la lumière frapper le film. Toute la lumière est focalisée par une lentille physique qui détermine à quoi ressemblera tout sur la photo. Pour zoomer sur des oiseaux éloignés, vous utilisez un téléobjectif avec une longue distance focale, tandis que pour les prises de vue grand angle d’un paysage entier, vous optez pour quelque chose avec une distance focale beaucoup plus courte. De même, l’ouverture de l’objectif contrôle la profondeur de champ ou la quantité de mise au point de l’image. Lorsque la lumière atteint le film, elle expose les composés photosensibles, modifiant leur composition chimique. L’image est essentiellement gravée sur le film.

Tout ce que cela signifie, c’est que les propriétés physiques de l’équipement que vous utilisez contrôlent tout sur l’image que vous prenez. Une fois créée, une image ne peut pas être mise à jour ou modifiée.

La photographie computationnelle ajoute quelques étapes supplémentaires au processus et, en tant que tel, ne fonctionne qu’avec les appareils photo numériques. En plus de capturer la scène optiquement déterminée, les capteurs numériques peuvent enregistrer des données supplémentaires, comme la couleur et l’intensité de la lumière frappant le capteur. Plusieurs photos peuvent être prises en même temps, avec des niveaux d’exposition différents pour capturer plus d’informations de la scène. Des capteurs supplémentaires peuvent enregistrer la distance entre le sujet et l’arrière-plan. Et un ordinateur peut utiliser toutes ces informations supplémentaires pour faire quelque chose sur l’image.

Alors que certains reflex numériques et appareils photo sans miroir intègrent des fonctionnalités de photographie de base, les véritables stars du spectacle sont les smartphones. Google et Apple, en particulier, utilisent des logiciels pour étendre les capacités des petites caméras physiquement contraintes de leurs appareils. Par exemple, jetez un œil à la fonction Deep Fusion Camera de l’iPhone.

Quel genre de choses peut faire la photographie computationnelle?

Jusqu’à présent, nous avons parlé de capacités et de généralités. Maintenant, cependant, regardons quelques exemples concrets du genre de choses que la photographie computationnelle permet.

Mode portrait

Le mode portrait est l’un des grands succès de la photographie computationnelle. Les petits objectifs des appareils photo des smartphones sont physiquement incapables de prendre des portraits classiques avec un arrière-plan flou. Cependant, en utilisant un capteur de profondeur (ou des algorithmes d’apprentissage automatique), ils peuvent identifier le sujet et l’arrière-plan de votre image et rendre l’arrière-plan flou de manière sélective, vous donnant quelque chose qui ressemble beaucoup à un portrait classique.

C’est un exemple parfait de la façon dont la photographie informatique commence par une photo et se termine par quelque chose qui ressemble à une photo, mais en utilisant un logiciel, crée quelque chose que l’appareil photo physique ne peut pas.

Prenez de meilleures photos dans le noir

Prendre des photos dans le noir est difficile avec un appareil photo numérique traditionnel; il n’y a tout simplement pas beaucoup de lumière avec laquelle travailler, vous devez donc faire des compromis. Les smartphones, cependant, peuvent faire mieux avec la photographie informatique.

En prenant plusieurs photos avec différents niveaux d’exposition et en les mélangeant, les smartphones sont en mesure d’extraire plus de détails de l’ombre et d’obtenir un meilleur résultat final que n’importe quelle image unique, en particulier avec les minuscules capteurs des smartphones.

Cette technique, appelée Night Sight par Google, Night Mode par Apple, et quelque chose de similaire par d’autres fabricants, n’est pas sans compromis. La capture des expositions multiples peut prendre quelques secondes. Pour de meilleurs résultats, vous devez maintenir votre smartphone entre eux, mais cela permet de prendre des photos dans l’obscurité.

Mieux exposer les photos dans des situations d’éclairage délicates

Le mélange de plusieurs images ne permet pas seulement d’obtenir de meilleures photos lorsqu’il fait sombre; cela peut également fonctionner dans de nombreuses autres situations difficiles. La photographie HDR ou High Dynamic Range existe depuis un certain temps et peut être réalisée manuellement avec des images DSLR, mais elle est désormais la valeur par défaut et automatique dans les derniers iPhones et téléphones Google Pixel. (Apple l’appelle Smart HDR, tandis que Google l’appelle HDR +.)

Le HDR, quel que soit son nom, fonctionne en combinant des photos qui donnent la priorité aux reflets avec des photos qui donnent la priorité aux ombres, puis en atténuant les écarts. Auparavant, les images HDR étaient sursaturées et presque caricaturales, mais les processus se sont beaucoup améliorés. Ils peuvent toujours avoir l’air légèrement décalés, mais pour la plupart, les smartphones utilisent très bien le HDR pour surmonter la plage dynamique limitée de leurs capteurs numériques.

Et bien plus encore

Ce ne sont là que quelques-unes des fonctionnalités de calcul les plus exigeantes intégrées aux smartphones modernes. Ils ont beaucoup plus de fonctionnalités à offrir, comme insérer des éléments de réalité augmentée dans vos compositions, éditer automatiquement des photos pour vous, prendre des images à longue exposition, combiner plusieurs cadres pour améliorer la profondeur de champ de la photo finale, et même offrir l’humble mode panorama qui repose également sur des assistances logicielles pour fonctionner.

Photographie computationnelle: vous ne pouvez pas l’éviter

Normalement, avec un article comme celui-ci, nous terminerions les choses en suggérant des moyens de prendre des photographies informatiques ou en vous recommandant de jouer vous-même avec les idées. Cependant, comme cela devrait être assez clair à partir des exemples ci-dessus, si vous possédez un smartphone, vous ne pouvez pas éviter la photographie informatique. Chaque photo que vous prenez avec un smartphone moderne subit automatiquement une sorte de processus de calcul.

Et les techniques de la photographie computationnelle sont de plus en plus courantes. Il y a eu un ralentissement des développements du matériel de caméra au cours de la dernière demi-décennie, les fabricants ayant atteint des limites physiques et pratiques et doivent les contourner. Les améliorations logicielles n’ont pas les mêmes limites strictes. (L’iPhone, par exemple, a des appareils photo similaires de 12 mégapixels depuis l’iPhone 6. Ce n’est pas que les nouveaux appareils photo ne sont pas meilleurs, mais le saut dans la qualité du capteur entre l’iPhone 6 et l’iPhone 11 est beaucoup moins dramatique que celle entre l’iPhone 6 et l’iPhone 4.)

Au cours des prochaines années, les caméras des smartphones vont continuer à devenir plus performantes à mesure que les algorithmes d’apprentissage automatique s’améliorent et que les idées passent des laboratoires de recherche à la technologie grand public.