Quelle est la différence entre le numérique et l’optique Zoom?
Le zoom, comme beaucoup de spécifications de caméras, est un peu plus compliqué que les campagnes publicitaires ne le laissent croire. Les fabricants de smartphones comme Samsung se targuent aujourd’hui d’un zoom 10x, 50x, voire 100x. Mais est-ce vraiment possible ? Examinons les différences entre le zoom optique et le zoom numérique.
Que signifie réellement le mot « zoom » ?
Qu’est-ce que le zoom, et que signifie avoir un 5x ou un 10x ? En termes de physique optique, pas grand chose, car le zoom n’existe pas.
Le grossissement de l’objectif (combien un objectif grossit les objets éloignés) est fonction de sa longueur focale et du champ de vision qui en résulte. Une lentille avec une distance focale plus longue (par rapport à la taille du capteur d’image) a un champ de vision plus petit. Les objets éloignés apparaissent donc plus proches qu’ils ne le seraient avec un objectif à courte focale.
Il y a suffisamment de facteurs en jeu pour que les objectifs ne soient pas vendus en fonction du grossissement des objets, mais plutôt en fonction de leur longueur focale.
Le marketing de l’objectif grand angle du Huawei P40 Pro affirme qu’il possède un zoom optique de 0,6x. Le zoom, tel que nous l’utilisons actuellement, est essentiellement un concept de marketing popularisé par les appareils photo compacts. À l’origine, il s’agissait du rapport entre la distance focale la plus courte et la plus longue d’un objectif. Ainsi, un objectif de 10mm-100mm avait un zoom 10x, alors qu’un objectif de 25mm-100mm avait un zoom 4x. Cela signifie qu’un objectif avec un zoom 10x ne faisait pas nécessairement paraître les choses 10 fois plus grandes.
Les fabricants de smartphones utilisent cependant le zoom de manière légèrement différente. Un zoom 1x est largement accepté comme champ de vision de la caméra principale. Les smartphones comme l’iPhone 11 Pro ajoutent un objectif encore plus large et l’appellent un zoom 0,5x, plutôt que de réinitialiser 1x au nouvel angle le plus large.
Contrairement aux appareils photo compacts, cela signifie que vous pouvez vous attendre à un grossissement approximatif identique avec différents smartphones à zoom 10x.
Le Huawei P40 Pro possède également un objectif périscope avec un zoom optique 5x.
Si vous voulez en savoir plus, vous pouvez consulter cet article sur la façon dont les spécifications de zoom sont calculées. Tout ce qu’il faut savoir, c’est que le zoom dépend de la distance focale sous-jacente d’un objectif et de la taille du capteur – et qu’il est un peu déconnecté de la réalité.
Mais quelle est la différence entre le zoom optique et le zoom réel (je vais continuer à utiliser ce mot par commodité, mais ce que je veux vraiment dire, c’est « grossissement apparent » ou « champ de vision relatif plus étroit ») ?
Comment fonctionne le zoom optique
On parle de zoom optique lorsque les propriétés physiques d’une lentille agrandissent réellement les objets éloignés. Par exemple, un télescope est tout zoom optique. Si vous regardez la lune à travers l’un d’eux, elle paraît plus grande. Il n’y a pas de perte de qualité, les objets paraissent simplement plus proches.
Le zoom optique provient d’objectifs à longue distance focale, au moins par rapport à la taille du capteur de l’appareil photo. Un long téléobjectif pour un DSLR, comme ceux que les photographes sportifs utilisent lors des jeux, a une longueur focale comprise entre 500 et 1 000 mm. C’est pourquoi ils sont si lourds.
Sur des caméras plus petites, la distance focale peut être plus courte. Les appareils compacts peuvent bénéficier d’un grand zoom optique avec des objectifs de 100 mm. Ils sont toujours assez grands, mais beaucoup plus petits que les télescopes utilisés lors des matchs de football.
Dans les smartphones, les fabricants ont commencé à utiliser des lentilles de périscope pour un meilleur zoom optique. Ils ont pu équiper leurs téléphones phares d’un zoom 5x (à peu près équivalent au grossissement d’un objectif de 100 mm d’un reflex numérique, donc assez bon) sans les rendre plus épais. C’est un développement vraiment passionnant.
Cependant, 5x est encore loin de 100x, alors comment les fabricants en arrivent-ils à leurs revendications ?
Comment fonctionne le zoom numérique
Comme nous l’avons mentionné précédemment, le zoom est un concept flou. Le zoom numérique tire pleinement parti de ce flou. En fait, le zoom numérique ne fait que recadrer une photo pour que les objets qui s’y trouvent paraissent plus grands, sans qu’aucune information supplémentaire ne soit saisie sur l’image.
Prenez la photo ci-dessous à partir d’un iPhone Xs, par exemple. Ce téléphone a un zoom optique 2x, mais un zoom numérique 10x. La photo zoomée a une résolution nettement inférieure.
C’est le problème du zoom numérique. Alors que le zoom optique agrandit sans perdre la qualité de l’image, le zoom numérique la réduit. Et plus vous zoomez, plus la qualité de l’image se dégrade.
Améliorez !
Le zoom numérique, en revanche, a un peu de mal à s’imposer. Le zoom optique est coûteux, tant en termes de coût de production que de compromis nécessaires pour l’ajouter à un smartphone. Les objectifs de périscope sont un développement relativement nouveau (au moins dans les smartphones), il reste donc encore à faire.
Ainsi, les fabricants de smartphones utilisent les astuces suivantes pour améliorer le zoom numérique et minimiser la perte de qualité :
- En utilisant des capteurs à très haute résolution : Le Galaxy S20 de Samsung est équipé d’un téléobjectif de 64 MP. Un tel capteur haute résolution signifie qu’il y a plus d’images à recadrer et, par conséquent, plus de zoom numérique à avoir.
- Binning de pixels : La combinaison de plusieurs pixels en un seul super-pixel offre une meilleure qualité sur les images zoomées numériquement, plutôt que de se contenter de recadrer ensuite.
- L’IA et l’apprentissage machine : Ils sont très prometteurs dans le domaine de la photographie. Les fabricants d’appareils photo ont pu l’utiliser pour améliorer automatiquement la qualité des images zoomées numériquement.
Cependant, un zoom numérique de haut niveau n’est pas possible sans zoom optique. Ces zooms 50x et 100x ne sont possibles que parce qu’ils sont un hybride entre le zoom optique et le zoom numérique. Un véritable objectif optique fait le gros du travail, tandis que les techniques numériques offrent un zoom plus apparent.
Samsung augmente peut-être le nombre de ses zooms, mais il y a de véritables améliorations dans la technologie des lentilles qui sous-tendent une partie du battage publicitaire.
Tirer le meilleur parti de Zoom
L’accent mis actuellement sur le zoom de l’appareil photo dans les smartphones est intéressant. Mais à un certain moment, cela devient tout simplement idiot.
Un zoom optique 5x ou même 10x ouvre de nombreuses possibilités de prise de vue intéressantes pour les gens. Il fait également des appareils photo dédiés un plaisir encore plus grand. Avec ce type de zoom, vous pouvez photographier vos enfants en train de faire du sport, la vie sauvage dans votre jardin, et tout ce dont vous ne pouvez pas vous rapprocher physiquement.
Si le zoom numérique n’est pas automatiquement une mauvaise chose (surtout quand il n’est pas trop utilisé), il y a certains inconvénients à trop zoomer. Il y a la perte de qualité de l’image, bien sûr, mais aussi le fait que les photos deviennent plus difficiles à prendre.
Avec un zoom de 20x ou 30x (ce qui équivaut à peu près à un 1000 mm sur un reflex numérique), vous devez tenir votre téléphone incroyablement immobile pour obtenir une bonne photo. La moindre secousse donnera une photo floue, et tout ce que vous essayez de photographier sortira du cadre.
C’est aussi supposer que vous filmez dans un bon éclairage. En cas de faible luminosité, vous aurez besoin d’un trépied pour votre smartphone afin d’obtenir tout ce qui ressemble à une photo nette.
Il semble que les fabricants de smartphones vont continuer à rivaliser avec des chiffres de zoom toujours plus élevés. Assurez-vous simplement de toujours vérifier quel est le zoom optique sous-jacent – c’est ce qui compte vraiment.