La photo et la vidéo avec un smartphone, quels sont les défauts et les solutions ?

Les smartphones actuels embarquent tous un capteur photo de 3 à 12 millions de pixels. Pour seconder le capteur photo, il y a de plus en plus un flash LED et un autofocus. Oui mais voilà, la qualité des images varie fortement d’un téléphone à l’autre en fonction des choix du constructeur. La société DxO Labs, basée à Boulogne Billancourt, spécialiste incontesté du traitement d’image nous explique pourquoi et les solutions de correction qu’elle propose. Quelques conseils pour améliorer la prise de vue sont également donnés en fin d’article.

La qualité de l’image repose sur plusieurs facteurs : le capteur et sa taille physique, la qualité de la lentille et celle du traitement numérique. Au plus le capteur est petit en taille (et par construction la lentille frontale est fine), au plus les rayons lumineux arriveront non perpendiculaires à ce dernier. Avec les filtres optiques ajoutés par-dessus le capteur, il y aura des couleurs qui disparaitront par endroit. Cet effet est appelé Color Shading (appelé « effet point vert, bleu ou rose » sur les forums). Il augmente avec le nombre de pixels du capteur. Les téléphones haut de gamme sont aussi concernés comme le Samsung Galaxy S II ou l’iPhone 4 (voir les exemples). DxO Labs propose aux constructeurs la technologie AutoCLS qui permet de retraiter l’image juste à la sortie du capteur pour éliminer cet effet disgracieux. Ci-dessous un exemple avec et sans traitement AutoCLS. Cela se passe de commentaire …

L’auto-focus est de plus en plus présent mais induit souvent des lenteurs de prise de vue. Qui n’a jamais raté une photo car le temps que la mise au point se fasse, la scène a totalement changé ? La principale raison est que l’analyse de l’image pour l’autofocus passe par le même capteur que la prise de vue. L’algorithme de mise au point cherche à maximiser les contrastes. C’est là que le système perd du temps. Les reflex, eux, passent par un second capteur à haute fréquence d’où une mise au point quasi immédiate. L’idée de DxO Labs est de se baser sur l’analyse temps réel de l’image pour indiquer au système où est le focus, de combien il faut bouger les lentilles et dans quel sens. C’est le rôle du composant DxO AFSU. Cela s’applique aussi à la vidéo et améliore la qualité de prise de vue avec un focus plus stable. DxO Labs et un grand constructeur devraient annoncer la disponibilité de DxO AFSU sur un appareil Android au prochain Mobile World Congress.

Quand il n’y a pas d’autofocus, cas fréquent jusque 3 Mpx, le capteur est dit « fixed focus » . Aucune partie mécanique n’est intégrée et la photo est toujours prise à focus constant. Lors du réglage en usine, c’est le paysage infini qui est pris en référence. Les prises de vues rapprochées sont oubliées. L’effet immédiat est une profondeur de champ quasi nulle donc des photos très floues à faible distance. Les applications de lecture de code barre / QR code deviennent alors quasi impossibles. Pour retrouver de l’amplitude et arriver à obtenir un peu de profondeur de champs, il faut alors modifier complètement le système de lentilles du capteur et le traitement associé de l’image. DxO Labs propose cette optimisation à travers DxO DOP7 qui autorise la prise de vue dès 10 cm. C’est une solution choisie pour une tablette dédiée aux professionnels. L’absence d’autofocus préserve la robustesse (pas de mécanique) et évite les coûts induits (plus de 1USD / module AF).

Il ne reste plus que les contrastes à travailler pour obtenir le meilleur des photos de smartphone. DxO Labs est largement connu pour cela dans le monde de la photo professionnelle. Toutefois, appliquer des techniques HDR est vite lourd en calcul. La limite ici est le processeur mobile ARM. Cela devrait changer bientôt avec les derniers doubles coeurs ou quad cores. La conviction de DxO Labs est que le HDR sur une seule image est relativement limité en intérêt. Ils travaillent actuellement sur une solution de filtrage temporel pour améliorer les vidéos et obtenir des images de bien meilleur contraste et une forte diminution du bruit en basse lumière. C’est un équivalent du HDR multi-image en photo fixe (comme l’illustration ci-dessous).

Le dernier problème courant concerne la vidéo. Vous avez surement vu des vidéos qui bougeaient tellement que vous l’arrêtiez rapidement pour ne pas être malade. Sans stabilisation efficace, c’est très vite difficile d’obtenir un résultat acceptable surtout en full HD. La plupart des systèmes de stabilisation électronique fonctionnent en croppant l’image pour compenser le mouvement. Le problème de cette approche est que les mouvements résiduels donnent une impression de non-rigidité de l’image voire d’image liquide (exemple). DxO Labs a particulièrement travaillé sur le modèle de correction. Ils travaillent sur chaque ligne de l’image, de manière indépendante, pour améliorer la correction. Cela a donné DxO EIS. Un smartphone Android  3D a servi de démonstration. L’effet est saisissant d’efficacité. La fonction DxO EIS devrait être intégrée dans des smartphones à venir. Cette fonction pourrait bientôt être couplée au gyroscope pour améliorer encore le système…

En conclusion, un capteur avec beaucoup de pixels ne donnera pas forcément les meilleures images. Sa taille physique, la lentille et le processeur d’image associé y sont pour beaucoup. Il vaut mieux un capteur de 5 Mpx mesurant 1/3 de pouce qu’un 12 Mpx de la même taille puisque le rendu sera meilleur. L’autofocus apporte une belle fonctionnalité mais peut rendre pénible son usage s’il n’est pas optimisé. DxO Labs apporte des solutions aux constructeurs et espérons que ces derniers en intègrent un maximum pour que nous puissions tirer le meilleur parti de nos compagnons au quotidien. N’espérez toutefois pas faire aussi bien qu’un appareil réflex avec un smartphone puisque nous n’avons pas dans nos mobiles autant de technologie d’image que dans les appareils photo. Notre seul regret est l’impossibilité d’embarquer la technologie DxO Labs dans une application. Cette dernière doit être intégrée très bas niveau ou directement dans l’électronique. Il n’est pas possible d’en faire une application de l’Android Market. Dire quel est le meilleur appareil photo sur smartphone est difficile également car les constructeurs ne font pas la liste des technologies embarquées. Des rumeurs laissent penser que les finlandais sont plutôt très très bien équipés.

Pour mieux réussir vos photos avec un smartphone, sortie-photo.fr donne quelques astuces. La première est de tenir le téléphone le plus proche possible de vous pour limiter au maximum les mouvements. Idéalement, retenez votre respiration quelques instants. Le mouvement du doigt qui déclenche la prise de vue doit être le plus petit possible. Si vous pouvez caler le téléphone sur un élément fixe, c’est encore mieux. De nuit, c’est souvent le plus problématique. Pour photographier des amis, forcez l’usage du flash. Vous obtiendrez un résultat correct mais sans arrière-plan. Pour les paysages, au contraire, désactivez le flash. Vous aurez plus de lumière venant de l’arrière-plan. Pensez aussi à jouer avec la balance des blancs. Les couleurs seront plus naturelles. Les lumières incandescentes sont les lampes à filament comme l’halogène. Les lumières fluorescentes sont les lampes à économie d’énergie et toutes celles de l’éclairage public.

Merci à DxO Labs d’avoir répondu très aimablement à nos questions. La société réalise la majorité de son chiffre d’affaire dans la téléphonie mobile avec environ 80 millions de puces embarquées dans les téléphones mobiles en 2011. Ils travaillent avec les plus grands constructeurs. 2012 s’annonce bien puisqu’il y a une course entre Samsung et Apple. Les autres marques tentent de suivre et la prise de vue devient un véritable élément de différenciation. Petite info intéressante : à résolution constante, la variation de prix d’un module photo pour smartphone varie d’un ratio de 1 à 40. Le prix moyen est de 1,5 USD par mégapixel.

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