Capteurs photo : qu’est-ce que l’ouverture et pourquoi c’est important

Lorsque les capteurs photo des nouveaux smartphones sont annoncés, tous les regards se tournent vers leur ouverture écrite en “f/X”. Mais qu'est-ce que l'ouverture d'un capteur photo, et pourquoi cela importe pour la qualité de l'image finale ? Dans ce dossier, nous vous expliquons les tenants et aboutissants de cette dénomination.

La photographie. De tout temps une obsession aussi bien pour nos parents que nos grands-parents, qui ont toujours sorti un appareil photo même jetable afin de garder un petit souvenir de vos vacances. Mais alors que la technologie évolue, c'est le smartphone qui est devenu le premier appareil utilisé au monde pour capturer ces petits mots d'intimité.

Lorsque l'on parle des capteurs photo des nouveaux téléphones présentés tous les mois, on aura tendance à parler de “l'ouverture” de celui-ci comme d'une donnée qui permet d'en établir la qualité théorique. Avec le LG V30, le coréen a lancé le premier capteur f/1.6 du marché par exemple. Mais qu'est-ce que l'ouverture, que signifie ces chiffres et pourquoi s'en soucier ? Ce dossier vous permettra d'y voir aussi clair que votre prochain capteur photo.

Pour une meilleure qualité d'image, la lumière prime

La photographie a toujours reposé sur un concept assez simple : capturer le bon montant d'exposition à la lumière afin d'enregistrer ce que voit l'oeil humain. C'est comme cela que l'on va pouvoir juger (au général) de la qualité d'un capteur : par la quantité de lumière qu'il est capable de capturer. Un excellent capteur couplé à un excellent objectif fait la qualité d'un cliché pour les reflex numériques tout autant que pour nos smartphones.

A ceci près que nos smartphones sont, naturellement, limités en taille. Ainsi, la taille des lentilles et capteurs utilisés est nécessairement beaucoup plus petite que sur un appareil photo numérique, et va donc potentiellement recevoir beaucoup moins de lumière. Cela a bien évidemment un impact sur la qualité finale du cliché effectué.

C'est pourquoi les constructeurs mettent également en avant la taille des pixels de leur capteur : plus ceux-ci sont grands, et plus ils pourront capturer de lumière sur un cliché précis, résultant en une meilleure qualité photographique. Il s'agit là d'une partie seulement du jugement de la qualité effective d'un appareil sur le papier : l'autre partie tout aussi importante n'est autre que l'ouverture de l'objectif.

L'ouverture de l'objectif et son nombre

Mais qu'est-ce que l'ouverture de l'objectif ? Il s'agit comme son nom l'indique de la taille de l'ouverture par laquelle la lumière peut entrer dans le capteur photo. L'ouverture est définie en “nombre d'ouverture” ou “ouverture géométrique”, les fameux “f/1.7” que vous lisez çà et là : il s'agit d'un ratio entre la longueur de focale et la taille de l'ouverture de l'objectif.

Ainsi, plus ce nombre est petit, et plus l'ouverture de l'objectif sera grande et capturera le plus de lumière à destination du capteur et de ses pixels. Tout cela résulte en des photographies ayant beaucoup moins de bruits, et pouvant capturer des scènes dans des conditions lumineuses difficiles : avec une ouverture plus grande, il est possible de capturer plus de lumières d'une source faible pour en tirer une meilleure image. C'est pourquoi les performances en basse luminosité sont directement liées à cette ouverture.

Qui plus est, une plus grande ouverture permet également d'avoir un obturateur plus rapide. De ce fait, la capture se faisant plus rapidement, il est possible de prendre une photo d'un sujet en mouvement sans que celui-ci ne soit flou plus facilement. Sur smartphones, cela permet également de contrebalancer les éventuels tremblements de vos mains, en prime de l'utilisation de techniques comme l'OIS ou l'EIS.

Quelle différence entre nos smartphones et les appareils photo ?

Les capteurs photo de nos smartphones ont souvent une ouverture beaucoup plus grande que celle des appareils photo reflex numériques, mais cela ne se voit pas pour autant sur la qualité de la photo. Mais pourquoi ? Tout simplement à cause de la distance focale : la distance à laquelle la lumière converge de l'objectif au capteur.

Les objectifs photo de nos smartphones étant intégrés très proches du capteur, leur distance focale est extrêmement courte. L'ouverture étant calculée en divisant la distance focale par la taille de l'ouverture de l'objectif, le nombre devient nécessairement plus petit sur smartphone quand bien même ils ne sont pas plus puissants.

Cela explique aussi pourquoi une ouverture large n'est pas associée à un effet bokeh sur les capteurs photo de nos smartphones, contrairement à ceux des appareils photo reflex numériques : l'ouverture fixe et la proximité extrême de l'objectif avec le capteur fait qu'il n'est pas possible d'avoir cet effet naturellement sur smartphones : il faudrait pour cela un angle de vue extrêmement restreint. C'est pourquoi les doubles capteurs photo utilisent une combinaison de capteur classique et de capteur telephoto ainsi qu'un traitement logiciel (qui fait la majeure partie du travail), pour le reproduire.

La qualité de l'objectif joue également

La qualité d'une photo n'est pas qu'une question de taille de pixel et de taille d'ouverture : c'est aussi une question de qualité d'objectif. Cette donnée est toutefois difficilement quantifiable, les constructeurs détaillant rarement le soin apporté aux objectifs intégrés à leurs appareils. Elle est toutefois logique : un verre de mauvaise qualité nuira à l'image comme une belle empreinte digitale posée à même les capteurs.

Le nouveau LG V30 par exemple utilise un design spécial pour ses objectifs afin d'éviter la distorsion de l'image et limiter les effets lens-flare qui ont pu nuire à d'autres téléphones comme les Google Pixel. Plus l'ouverture est grande, et plus il est possible que des problèmes apparaissent sur la qualité de l'image.

Les objectifs des capteurs photo en général (et donc mobile) étant composés de plusieurs “couches” s'occupant de capturer la lumière et d'en limiter les distorsions, un capteur de basse qualité pourra faire l'économie de certaines d'entre elles, résultant en une qualité inférieure du cliché final. Plus le verre d'un objectif est de qualité et traité correctement, et plus l'image finale est évidemment de qualité supérieure.

Conclusion : l'ouverture ne fait pas tout

Voici tout ce que vous deviez savoir sur l'ouverture, et au sens large sur les capteurs photo de votre smartphone. Ce qu'il faut avant tout retenir est que si l'indication de l'ouverture est une donnée correcte à suivre pour en déterminer le potentiel, elle ne déterminera pas pour autant la qualité effective du produit final. Tout au plus, une large ouverture vous permettra d'estimer que le téléphone devrait s'en sortir en condition de basse luminosité, et offrir une prise rapide des photos.

Mais c'est bien tout. Le fait est qu'avec la taille des capteurs photo intégrés sur nos smartphones, cette donnée n'a pas d'influence réelle sur les capacités de l'appareil et ses possibilités, contrairement aux appareils photo reflex numériques. Comme toujours, mieux vaudra donc attendre des tests sur le terrain, voire une prise en main en magasin, pour véritablement déterminer la qualité d'un capteur photo mobile.