Qu’est-ce que la photographie informatique et comment fonctionne-t-elle ?

La photographie informatique utilise un logiciel pour améliorer numériquement les photographies. Il le fait de plusieurs manières et est le plus souvent utilisé dans les smartphones. En fait, la photographie informatique est en grande partie responsable de la qualité des appareils photo pour smartphones, en particulier par rapport aux appareils photo beaucoup plus gros et plus chers.

Jetons un coup d'œil à ce qu'implique la photographie informatique et à la façon dont elle est utilisée pour améliorer les images.

Comment la photographie informatique améliore-t-elle les images ?

Traditionnellement, chaque photographie est réalisée via deux procédés principaux. Tout d'abord, il y a le composant optique, qui comprend l'objectif, le capteur de l'appareil photo et les paramètres, puis il y a le traitement de l'image. Habituellement, le traitement de l'image se produit après la prise d'une photographie, lors du développement d'un film ou de la manipulation d'une image à l'aide d'un logiciel comme Photoshop.

En revanche, la photographie informatique se produit automatiquement, côte à côte avec la capture réelle de la photographie. Par exemple, lorsque vous ouvrez l'appareil photo de votre smartphone, plusieurs choses se produisent déjà, notamment l'analyse de la couleur de la zone locale et la détection d'objets tels que des visages dans la scène. Ces processus se produisent avant, pendant et juste après la prise d'une photo et peuvent considérablement améliorer sa qualité.

Alors, quelles sont certaines des fonctions de la photographie numérique ?

Empilement d'images

L'empilement d'images se produit lorsque plusieurs images sont combinées pour conserver les meilleures qualités de chacune. Les smartphones l'utilisent très souvent, en particulier lors de la prise de photos à plage dynamique élevée (HDR). L'appareil photo prend des images séquentielles très rapidement, modifiant légèrement l'exposition à chaque fois. En empilant les images, les détails des parties les plus claires et les plus sombres de l'image peuvent être conservés.

Ceci est particulièrement utile avec des scènes qui ont à la fois des parties claires et sombres. Par exemple, vous pourriez prendre une photo d'une ville avec un coucher de soleil brillant derrière elle. L'empilement d'images permet à votre téléphone d'exposer correctement à la fois le soleil et la ville plus sombre, ce qui permet de prendre une image vive et détaillée.

Binning de pixels

Le problème avec les smartphones est que les capteurs de leur appareil photo doivent être très petits, ce qui signifie que pour un capteur à haute résolution, les pixels doivent également être très petits. Par exemple, l'un des capteurs du Samsung S21 mesure 64 mégapixels et 1,76 pouces de diamètre. Cela équivaut à une taille de pixel de 0,8 micromètre, soit plus de cinq fois plus petite que la plupart des pixels des reflex numériques, ce qui est un problème car les pixels plus petits laissent entrer moins de lumière que les pixels plus gros , ce qui donne des images de moins bonne qualité.

Le regroupement de pixels évite ce problème en combinant les informations des pixels voisins en un seul pixel. De cette façon, quatre pixels voisins deviendront un. Le problème avec ceci est qu'il diminue la résolution ultime d'un quart (donc un appareil photo de 48 mégapixels produira une image de 12 mégapixels). Mais le compromis en vaut généralement la peine en ce qui concerne la qualité de l'image.

Profondeur de champ simulée

Vous remarquerez que les images des smartphones montrent généralement tout ce qui est plus ou moins net, y compris l'arrière-plan de la prise de vue. La raison en est un peu technique, mais fondamentalement, parce qu'un capteur de smartphone est si petit et que l'ouverture de l'objectif est généralement fixe, chaque prise de vue a une grande profondeur de champ .

En comparaison, les images des appareils photo haut de gamme comme les reflex numériques auront souvent un arrière-plan flou très doux qui améliore la qualité esthétique globale de l'image. Les objectifs et les capteurs de caméra haut de gamme peuvent être manipulés pour donner ce résultat.

Les smartphones utilisent plutôt des logiciels pour obtenir cet effet. Certains téléphones ont plusieurs objectifs qui prennent une photo du premier plan et de l'arrière-plan simultanément, tandis que certains ont un logiciel qui analyse la scène pour les objets et leurs bords et brouille artificiellement l'arrière-plan.

Parfois, ce processus ne fonctionne pas très bien et le smartphone ne parvient pas à saisir correctement les bords, ce qui brouille des parties d'une personne ou d'un objet dans l'arrière-plan et conduit à des photos intéressantes. Mais, le logiciel devient de plus en plus sophistiqué, ce qui conduit à d'excellentes photographies de portraits à partir de smartphones.

Correction de couleur

Presque toutes les caméras ont une option de balance des couleurs. De nos jours, la plupart des caméras peuvent le faire de manière entièrement automatique. La caméra recueillera des informations sur la température de couleur dans la scène et déterminera quel type d'éclairage est abondant. Est-ce la lueur orange chaude du coucher du soleil ou le bleu vif de l'éclairage fluorescent intérieur ? L'appareil photo prendra ces informations et ajustera les couleurs de la photo en conséquence.

Netteté, réduction du bruit et manipulation des tons

Pour améliorer la qualité des images, de nombreux smartphones appliqueront divers effets à la photo, notamment la netteté, la réduction du bruit et la manipulation des tons.

• La netteté s'applique de manière sélective aux sections nettes des images.
• La réduction du bruit élimine une grande partie du grain qui se produit dans des situations de faible luminosité.
• La manipulation des tons est comme l'application d'un filtre. Cela modifiera les ombres, les hautes lumières et les tons moyens de la photo pour lui donner un aspect plus attrayant.

Utilisations pour la photographie informatique

La photographie informatique a rendu possible des choses étonnantes sur les petits appareils photo discrets de nos smartphones.

Photographie de nuit

L'utilisation de l'empilement d'images HDR pour prendre plusieurs expositions d'une scène permet aux smartphones de prendre des images nettes et de haute qualité dans des conditions de faible luminosité.

Astrophotographie

Certains téléphones, comme le Google Pixel 4 et supérieur, incluent un mode astrophotographie. Par exemple, le Pixel 4 prend 16 poses de 15 secondes. La longue exposition permet au capteur du téléphone de capter autant de lumière que possible, tandis que les expositions de 15 secondes ne sont pas assez longues pour que le mouvement des étoiles provoque des stries sur la photo résultante.

Ces images sont ensuite combinées, les artefacts supprimés automatiquement, et le résultat est une magnifique image du ciel nocturne.

Mode portrait

Avec la possibilité de simuler la profondeur de champ, les smartphones peuvent prendre de magnifiques portraits, y compris des selfies. Cette option peut également isoler des objets dans une scène, en ajoutant une apparence floue à l'arrière-plan.

Modes panoramiques

Comme le HDR, d'autres formes de photographie consistent à combiner plusieurs images. Le mode panorama inclus dans la plupart des smartphones consiste à prendre plusieurs photos, puis à les assembler par logiciel à l'endroit où elles se rencontrent pour créer une grande photo.

Certaines caméras incluent des versions vraiment intéressantes de cela. Par exemple, certains drones comme le Mavic Pro 2 incluent une option photo sphère. Le drone prendra une série de photographies et les assemblera pour créer ce qui ressemble à une Terre miniature.

Photographie informatique : petits capteurs, excellentes photos

À mesure que la photographie informatique évolue, les appareils photo plus petits comme ceux utilisés dans les téléphones, les drones et les caméras d'action s'amélioreront considérablement. Être capable de simuler bon nombre des effets souhaitables de combinaisons appareil photo/objectif plus grandes et plus chères sera attrayant pour de nombreuses personnes.

L'automatisation de ces processus aidera les personnes ordinaires sans expérience en photographie à prendre des photos étonnantes, ce dont les photographes professionnels pourraient ne pas être très heureux !