Guide photo pour smartphone: À quoi sert l'ouverture F1.7?

Dans ce premier épisode de mon guide pour la photo sur smartphone, je vous explique la différence entre ouverture et rapport d'ouverture et comment ces notions affectent la qualité des photos prises avec votre smartphone. 

Accès rapide:

• Qu'est-ce que l'ouverture et le rapport d'ouverture ?
• Pourquoi l'ouverture de l'appareil photo du smartphone est-elle importante?
• Que signifie l'ouverture sur un smartphone?
• Pourquoi F1.8 est-il meilleur que F2.4?
• Ouverture et qualité de l'image: beaucoup de lumière, peu de netteté

Qu'est-ce que l'ouverture et le rapport d'ouverture?

Les termes ouverture, diaphragme (également appelé nombre f) et rapport de diaphragme sont, à proprement parler, généralement utilisés de manière incorrecte. Le terme exact serait "rapport d'ouverture", qui décrit la distance focale du système par rapport au diamètre de la pupille d'entrée de l'objectif.

Ce rapport est généralement exprimé sous la forme d'une fraction normalisée au numérateur un dans la notation "f/1,8" ou "1:1,8".

Le f-stop, en revanche, est la réciproque de cette fraction et s'écrit alors F1.8. L'"ouverture" est un abus de langage et est utilisée de différentes manières pour indiquer le stop f et le nombre f. Comme nous ne sommes pas une publication scientifique chez AndroidPit, nous nous en tiendrons également à l'usage linguistique d'"ouverture".

Ndlr: Lors du calcul du rapport d'ouverture, la pupille d'entrée est mesurée en millimètres comme la distance focale. Le résultat est donc sans dimension dans tous les cas.

Pourquoi l'ouverture est-elle importante pour les caméras de smartphones?

L'ouverture joue un rôle important dans la photographie sur smartphone, en particulier sur ces deux points :

1. Plus le nombre de diaphragmes est petit, plus la lumière pourra atteindre le capteur d'images. Ceci est logique, car le diamètre de la pupille d'entrée est le dénominateur du rapport d'ouverture. Ainsi, un diamètre qui est double en longueur divise par deux le nombre de diaphragmes - par exemple de F4 à F2.

Cette surface varie en fonction du carré du diamètre de la pupille, et une relation proportionnelle quadratique est impliquée. Cela signifie que réduire l'ouverture de moitié se traduit par une quantité de lumière quatre fois plus importante. En revanche, un doublement de la quantité de lumière se produit lorsque l'on divise l'ouverture par la racine carrée de deux, par exemple de F2 à F1,4.

 

2. Plus le numéro d'ouverture est petit, plus la profondeur de champ est faible. Comme les smartphones génèrent généralement la profondeur de champ via un algorithme, cet aspect reste marginal. Si vous vous intéressez à la manière dont les effets de flou sont créés dans les systèmes optiques, je vous recommande l'article suivant, même s'il porte principalement sur les effets de bokeh provoqués par les logiciels.

• Lire aussi: Voici comment fonctionne l'effet bokeh dans les smartphones

Que signifie l'ouverture sur un smartphone?

Ceux qui observent l'appareil photo de leur smartphone et l'ouverture qu'il présente réaliseront très probablement une chose: la distance focale et le diamètre (approximatif) de l'objectif ne semblent pas s'additionner. L'ouverture 2 correspondrait à une pupille d'entrée de 12,5 millimètres pour une distance focale de 25 millimètres. Cependant, vous ne trouverez pas de lentille de plusieurs centimètres sur aucun des smartphones existants.

La raison en est que les fabricants indiquent toujours la distance focale qui a été convertie en équivalent 35 mm. Par rapport à un appareil photo 35 mm, la distance focale optique réelle du système d'objectif du smartphone est très, très inférieure en raison des minuscules capteurs.

La diagonale d'un capteur de 1/1,7 pouce, par exemple, est 4,55 fois plus petite que celle d'un capteur de 35 mm ou d'un capteur plein cadre. De même, un smartphone équipé d'un capteur de 1/1,7 pouce nécessite une distance focale 4,55 fois plus petite pour obtenir un angle de vue similaire.

Ce rapport entre la mesure diagonale d'un capteur de 35 mm et le capteur à comparer est appelé facteur de recadrage ou facteur de format. Le crop-factor donne l'équivalent de la distance focale de 35 mm en temps réel.

Comme la profondeur de champ d'un appareil photo dépend de la longueur focale et de l'ouverture, on comprend maintenant pourquoi on ne peut pas s'approcher du magnifique effet de flou avec une longueur focale équivalente à F1.8 et 50 mm comme avec un reflex numérique à F1.8.

La distance focale réelle reste déterminante en ce qui concerne les effets de profondeur de champ, et elle se situe généralement entre 5 et 15 millimètres. Et c'est exactement pour cette raison que l'effet bokeh est généralement généré de manière logicielle.

Mais pourquoi F1.8 est-il meilleur que F2.4?

Alors que la taille de l'ouverture a un effet significatif sur le bokeh dans les appareils photo à part entière, cet effet est négligeable dans les smartphones. En effet, les caméras des smartphones n'ont généralement pas la possibilité d'ajuster la taille de l'ouverture pour une utilisation en tant qu'option de conception créative. Mais nous reviendrons sur cette idée plus tard.

L'accent est plutôt mis sur l'intensité de la lumière. Une amélioration de F2.4 à F1.7, par exemple, se traduit par le fait que le smartphone dispose de deux fois plus de lumière disponible pour la photo. Ceci, à son tour, ouvre la voie à un éclairage optionnel:

1. Une photographie prise à la moitié de la sensibilité ISO. Une sensibilité réduite de moitié signifie moins d'amplification du signal d'image, donc moins de bruit d'image.
2. Une photographie prise à la moitié de la vitesse d'obturation. Cela réduit le risque de tremblement de l'appareil photo en cas de mouvements rapides ou dans des conditions de faible luminosité.

Quelle est la différence entre F1.8 et F2.0, par exemple? De manière réaliste, cela n'a pas d'importance. Dans la qualité de l'image qui en résulte, les algorithmes de traitement de l'image jouent un rôle beaucoup plus important à l'ère de la photographie numérique.

Des excuses: Pourquoi les téléobjectifs des smartphones sont une catastrophe

D'ailleurs, les détails ci-dessus expliquent aussi pourquoi les téléobjectifs des smartphones donnent généralement des résultats bizarres. Comme les distances focales sont relativement élevées, les intensités lumineuses sont généralement plus sombres que celles des objectifs grand angle.

Le Samsung Galaxy S20 Ultra, par exemple, n'atteint que F3,5 avec son téléobjectif, mais en même temps, les téléobjectifs sont beaucoup plus sensibles aux tremblements de l'appareil photo.

En règle générale, le téléobjectif de 103 millimètres du S20 Ultra exige une vitesse d'obturation environ quatre fois supérieure à celle du capteur principal de 26 millimètres (si l'OIS fonctionne aussi bien sur les deux). Dans le même temps, la différence entre F3.5 et F1.8 entraîne également une réduction d'un quart de la quantité de lumière.

Pour compenser cela dans des conditions d'éclairage identiques, il est nécessaire, par exemple, d'augmenter la sensibilité ISO de 100 ISO à 1600 ISO. Compte tenu des téléobjectifs généralement beaucoup plus petits, il est évident que cela ne fonctionnera pas.

Taille de l'ouverture et qualité de l'image: beaucoup de lumière, peu de netteté

Avant que votre cerveau ne prenne une pause, j'aimerais discuter d'un dernier aspect de la taille de l'ouverture: la qualité optique de l'image. Construire un objectif rapide est beaucoup plus compliqué que de simplement taper un énorme morceau de verre devant le capteur. Bien que la lumière ne soit pas entièrement réfractée au milieu d'un objectif, la courbure du trajet lumineux vers le bord est toujours plus forte.

Malheureusement, la lumière a cette propriété désagréable que l'indice de réfraction dépend de la longueur d'onde. Ce qui semble compliqué peut être facilement expliqué par la lumière du soleil qui se reflète à travers la fenêtre et crée un arc-en-ciel dans votre salon. Ce phénomène devient de plus en plus fort avec un degré de réfraction de la lumière plus élevé, donc une ouverture plus grande - et il devient de plus en plus complexe à corriger.

Dans le jargon technique, les franges de couleur ainsi formées sont connues sous le nom d'"aberrations chromatiques". Elles sont généralement plus fortes au bord de l'image qu'au milieu et se produisent principalement aux transitions à fort contraste, par exemple sur les branches devant un ciel clair.

Afin de ne pas surestimer la fiche technique en recevant de mauvaises critiques lorsqu'il s'agit de prendre des photos, Samsung a inclu un obturateur mécanique dans certains de ses smartphones phares. Celui-ci couvre le bord de l'objectif dans de bonnes conditions d'éclairage afin de minimiser ces erreurs d'imagerie.

Conclusion: beaucoup de bruit pour rien

Faut-il donc se prendre la tête lorsque Samsung, Huawei et d'autres me vantent leurs niveaux de lumière record que leurs capteurs sont capables de capturer? Non. Parce que les différences entre F1.7 et F1.8 sont marginales - d'autres caractéristiques de l'appareil photo jouent un rôle bien plus important ici, comme le capteur d'image et les algorithmes logiciels utilisés.

Avez-vous trouvé cet article utile? Quels autres aspects des smartphones et surtout de leurs appareils photo vous intéressent? J'attends avec impatience vos commentaires!

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