Un, deux, trois… et même bientôt 16 capteurs photo sur les smartphones : à quoi ça sert vraiment ?

En moins d’une décennie, les smartphones ont petit à petit supplanté les appareils photo numériques (APN) par leur praticité. Fonction initialement secondaire et de piètre qualité, l’appareil photo est devenu le terrain de nouveaux enjeux pour les principaux fabricants, non sans contrainte. Depuis plusieurs années, les appareils milieu et haut de gamme se sont lancés dans une course effrénée au double capteur. Parmi les pionniers figuraient le LG Optimus 3D, le Huawei P9 ou encore l'iPhone 7 Plus.

Et 2018 s’est même apparentée à une surenchère : trois capteurs sur le P20 Pro puis le Mate 20 Pro de Huawei. Trois également sur le Galaxy A7 de Samsung qui n’a pas hésité à pousser encore plus loin en ajoutant un quatrième sur son Galaxy A9. On évoque cinq objectifs à l’arrière sur le prochain smartphone Nokia 9 Pure View tandis que LG travaillerait sur un appareil doté de 16 modules. Et pourtant, c'est un appareil loin de toute cette escalade qui a fait le plus parler de lui : salué pour ses qualités photos, le Google Pixel 3 n'arbore qu'un seul capteur.

"Les fabricants de smartphone ont des contraintes physiques que leurs homologues d’appareils photo classiques n’ont pas”, explique Nicolas Touchard de chez DxOMark, laboratoire reconnu dans les tests des appareils photo de smartphone. “Les fabricants d’appareils photo peuvent augmenter la taille du capteur et de l’objectif comme ils veulent pour améliorer la qualité de l’image. Le cahier des charges pour les smartphones est différent : il faut être toujours plus fin tout en offrant un appareil photo de plus en plus qualitatif. C’est paradoxal !" Il a donc fallu trouver des astuces pour se défaire de cette contrainte de taille. Cela passe par la multiplication et la miniaturisation des capteurs photo qui auront des attributs différents pour combler les manques ou par le renforcement du logiciel de traitement de l’image.

"La photo est l’un des principaux usages du smartphone. Il faut savoir s’adapter car l’appareil photo est devenu un argument d’achat d’un téléphone et donc un argument marketing", admet Camille Castinel, responsable marketing produit chez Samsung France. L’heure est donc à proposer de plus en plus d’innovations sur ses appareils, pour la caméra avant ou arrière, et un meilleur rendu possible pour que le cliché soit partagé sur les réseaux sociaux. Ce n’est pas pour rien que les premières avancées photo de Samsung l’ont d'ailleurs été pour des modèles de milieu de gamme (Galaxy A7 et A9 - photo ci-dessous), "à destination d’un public plus jeune et plus sensible à ce genre d’innovations".

Si le capteur principal est généralement le plus performant avec beaucoup de mégapixels, les autres capteurs servent à avoir d’autres champs de vision, d’autres propositions. "En avoir plusieurs permet d’avoir une image très propre et de pouvoir zoomer, sélectionner des parties, sans perte", résume François Hingant, directeur Marketing Produit Huawei CBG France. Car les smartphones n’ont pas nativement de zoom optique à la différence du moindre APN. En zoomant manuellement avec vos doigts sur l’écran, la qualité s’en ressent immédiatement.

Pour améliorer le résultat du cliché, les fabricants ont différentes options pour ajouter un ou plusieurs capteurs en plus du principal :

- Un grand-angle ou ultra-grand angle pour élargir l’angle de prise de vue 

- Un téléobjectif (ou zoom digital) pour mieux zoomer ou dézoomer

- L’effet Bokeh pour améliorer la profondeur de champ numériquement (effet flou de l’arrière-plan)

- Un second capteur pour renforcer la qualité d’image en particulier en basse lumière. 

Le smartphone se dote alors en quelque sorte de plusieurs appareils photo qui vont travailler main dans la main. Le Galaxy A9  est le seul pour le moment à combiner les quatre principaux capteurs (trois + le principal). Le P20 Pro a pour sa part ajouté au téléobjectif un capteur noir et blanc "pour les amoureux de la photo", avance François Hingant de Huawei.

Privilégier des types de capteur dépend de l’usage que vous comptez faire de votre appareil photo. "Un amateur de nature va chercher un ultra-grand-angle et un zoom optique pour les macros. Si le portrait est votre priorité, ce sera l’effet Bokeh. Les plus jeunes veulent, eux, des selfies pour Instagram avec une grande ouverture donc la caméra frontale est plus importante", résume Camille Castinel.

Mais à côté des appareils affichant de multiples capteurs, il y aussi l’iPhone XR et le Google Pixel 3 qui n’en ont qu’un et figurent pourtant parmi les tout meilleurs appareils photo. Ici, la technologie de pointe est dans le logiciel de traitement de l'image. Isaac Reynolds, manager produit chez Google, explique que le logiciel photo du Pixel 3 et l’intelligence artificielle associée ont été entraînés pour repérer tous les détails qui composent un bon cliché. “Le machine learning est capable d’analyser la scène en repérant des milliers d’éléments, de corriger la couleur, l’autofocus, etc.", résume-t-il. "On n’a pas besoin d’un autre capteur pour améliorer le résultat". Le rendu est immédiat, l’effet de flou sur les portraits aussi bon qu’avec un second capteur. Le mode Vision de nuit du Pixel 3 est capable de voir des détails invisibles à l’œil nu, d’améliorer automatiquement un paysage pour que la luminosité soit parfaite. Un peu de "triche", mais un rendu bluffant.

Le traitement logiciel va de lui-même, sans aide matériel, améliorer la netteté de l’image via notamment le processeur de signal d'image (ISP). De plus en plus présent, le mode HDR (high dynamic range - ou Smart HDR chez Apple) permet d'obtenir un rendu encore plus parfait et détaillé du cliché final (voir vidéo ci-dessous). Le smartphone prend plusieurs clichés simultanés avec une exposition différente et en combine les meilleures parties pour obtenir une image plus lumineuse et plus équilibrée. "Si l’on opte pour des algorithmes plus sophistiqués pour traiter les photos, cela se fait parfois au détriment d’autres fonctions du smartphone comme le temps de déclenchement ou de mise au point de l’appareil, si le processeur n’est pas assez rapide", prévient Nicolas Touchard. Ou bien cela se paie avec le smartphone...

Avant la course aux capteurs, il y a eu celle aux mégapixels (Mpx), qui donnent la résolution maximale du capteur principal et un argument marketing choc : 40 Mpx par exemple pour le P20 Pro d'Huawei, sans doute bientôt 48 Mpx chez Sony. A l'opposé, Samsung se contente de 12 Mpx sur le capteur principal de son S9+ (comme les iPhone d'Apple), mais avec une technologie dual pixel qui le rapprocherait d’un capteur de 24 Mpx (mise au point plus précise et rapide en prime). "Sur ce point, tout dépend de ce que vous comptez faire de vos photos", explique Camille Castinel. "Pour les retoucher, les imprimer, il vaut mieux que le chiffre soit élevé car, dès que vous allez recadrer, vous aurez une meilleure qualité. Mais c’est trompeur de s’arrêter sur le nombre de capteurs ou les mégapixels. L’ouverture de l'appareil photo est importante pour prendre un maximum de lumière et avoir une plus belle photo." 

Une ouverture d'objectif de plus en plus grande pour atteindre f/1.5 chez certains constructeurs qui permet de capter plus de lumière au moment de la prise et de limiter les flous de mouvement. La bataille pour avoir la plus belle photo en basse lumière ou de nuit semble d'ailleurs le prochain challenge des smartphones.