Un nouveau capteur avec définition record de 200 Mpix, un nouveau mécanisme de stabilisation de l’image, deux réalisateurs de renom invités à utiliser les smartphones dans des productions professionnelles : le lancement du Galaxy S23 Ultra a été l’occasion pour Samsung de mettre (beaucoup) en avant l’imagerie de son nouveau smartphone haut de gamme.
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Débarrassé des processeurs Exynos pour le continent Européen, le Galaxy S23 Ultra s’appuie uniquement sur le puissant processeur d’image « cognitif » (Cognitive ISP) du Snapdragon 8 Gen 2. Un bout de puce (l’ISP est un bloc du processeur tout-en-un) qui marie intelligemment les capacités de traitement du NPU et de l’ISP pour avaler des milliards de pixels par seconde. Et avec 200 millions de pixels à piloter rien que sur le capteur principal du terminal, il va chauffer, cet ISP !
Quatre modules caméra arrière… dont un seul nouveau
Si vous espériez de la nouveauté matérielle dans le quatuor arrière, vous allez être (un peu) déçu, car trois des quatre mousquetaires sont les mêmes protagonistes que l’an dernier. Heureusement, la nouveauté se trouve dans le module caméra principal, qui est (de loin), le plus utilisé au quotidien. Et logiquement le mieux doté – qualité optique, taille de capteur, équipements (stabilisation, systèmes AF) – chez tous les constructeurs.
Commençons par les « vieux briscards » que sont les modules ultra grand-angle, le téléobjectif moyen et le super téléobjectif. Comme dans le S22 Ultra de 2022, nous avons un équivalent 13 mm f/2.2, un équivalent 70 mm f/2.4 et un 230 mm f/4.9. Mêmes blocs optiques, mêmes tailles de capteur. C’est ici une petite déception pour nous, les moindres progrès en valeur d’ouverture ou en taille de capteur (notamment sur les téléobjectifs) s’accompagnent d’améliorations tangibles.
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Les progrès sont tous concentrés dans le module caméra principal. Un tout nouveau module qui profite d’un nouveau bloc optique (un équivalent 24 mm f/1.7 qui remplace le 23 mm f/1.8) ainsi que d’un actuateur revu et corrigé. Et surtout d’un tout nouveau capteur dont nous vous avons déjà parlé récemment, l’ISOCELL HP2. Un capteur embarquant 200 millions de pixels et qui est la raison des prouesses promises par Samsung. Prouesses en basses lumières, prouesses en autofocus et en vidéo.
À la recherche de la lumière
De dimensions sensiblement équivalentes à capteur 108 Mpix du S22 Ultra, le capteur 200 Mpix du S23 Ultra double presque le nombre de photodiodes. Mais conserve et pousse plus loin encore leur mode de fonctionnement. Comprendre que si la définition (record !) de 200 Mpix est accessible en photo, le module caméra fonctionne surtout en couplant les photodiodes entre elles.
Il y a d’une part la collecte de lumière et de détails. Qui, selon les besoins et les conditions lumineuses, change la définition de capture : 200 Mpix, 50 Mpix ou 12,5 Mpix. Cette dernière définition reste celle de base. Le fonctionnement par groupes de 4 ou 16 photodiodes permettant d’améliorer la collecte de lumière et la précision d’image, au prix d’une perte de définition.
L’intérêt d’une telle définition d’image est moins la production de clichés de 200 Mpix, qui devrait rester anecdotique (le piqué doit être médiocre), que de profiter de surplus de « senseurs » pour repousser les limites de la relative petite taille du capteur. En matière de couleurs et détails, le fait de coupler 4 ou 16 photodiodes améliore l’échantillonnage et donc la qualité des informations à traiter – avec, en sortie, des clichés plus propres et plus précis.
En basses lumières, un tel déluge de pixels facilite le débruitage des images, chaque groupe de photosites produisant plus d’informations (granularité) facilitant le travail des puissants algorithmes. Dans sa configuration « basses lumières », les groupes de 16 photodiodes représentent une taille de « pixel » de 2,4 microns (4 x 0,6 micron) plutôt importante pour générer de bonnes images de 12 Mpix.
Autofocus : tous ensemble, tous ensemble !
Connu pour ses capteurs Dual Pixel aux excellentes performances autofocus (lire plus loin), Samsung n’a cependant pas recouru à cette technologie pour le capteur du module principal. Dans un capteur Dual Pixel, chaque photodiode étant scindée en deux, les pixels seraient sans doute trop petits et pas assez sensibles. Pour ce super capteur de 200 Mpix, Samsung s’appuie sur le même principe combinatoire : puisqu’il ne peut demander à chacune de ses photodiodes de faire la mise au point, il va les faire travailler en équipe. Pour cela, Samsung s’appuie sur des groupes de quatre pixels fonctionnant de concert, deux travaillent sur un plan horizontal, les deux autres sur un plan vertical. Une fois cette mesure effectuée (plusieurs fois par seconde !), elle est envoyée à l’ISP qui gère ces 50 millions (!) de groupes autofocus avant de préparer le déclenchement.
Il reste à voir sur le terrain si cette technique fonctionne aussi bien que Samsung la vend. Mais le Coréen a insisté sur la pertinence de ce mécanisme, notamment dans les basses lumières, conditions où la plupart des méthodes autofocus se cassent les dents. L’une des raisons de cette confiance de Samsung tient, outre sa définition, dans la puissance du Snapdragon 8 Gen 2 et dans la structure du capteur.
Un capteur électroniquement plus précis et sensible
Comme nous vous en avions parlé en janvier dernier, le capteur 200 Mpix du module caméra principal est un composant électronique de pointe. Une de ses particularités est la présence de deux « portes de transfert verticales » dans chaque photodiode. Responsables de la mesure de la lumière, ces portes de transfert sont sensibles aux électrons générés par la capture des photons. En intégrant deux portes par pixel, Samsung augmente ce que l’on appelle la « Full Well Capacity » du capteur.
Mentionnée en coup de vent – et sans vraie explication technique ! – lors de la conférence de presse, la capacité de remplissage du puits de lumière de chaque photodiode est une donne d’importance des capteurs d’image. Exprimée en quantité d’électrons, c’est elle qui dit à partir de quelle quantité de photons capturés le signal va saturer – les fameux blancs cramés des photos. Plus cette valeur est élevée, plus les gradients sont précis. Et surtout plus le capteur peut aller loin dans les hautes lumières. Le défi technique de chaque constructeur et électronicien étant de trouver l’équilibre des niveaux de sensibilité minimale et maximale.
En utilisant beaucoup de pixels, ce capteur dispose d’une sensibilité (combinatoire) élevée pour les basses lumières. Et son seul élevé de capture d’électrons lui permet de recevoir beaucoup de lumière avant d’être saturé. Ce qui lui permet donc de profiter de ce que l’on appelle une large plage dynamique, cette capacité à voir les détails à la fois dans les hautes et basses lumières. Et cette plage dynamique, Samsung nous l’a plutôt vantée dans les usages vidéo. Une thématique d’importance puisque c’était LE point que le constructeur coréen a (massivement) mis en avant. Avec raison… et excès, comme on va le voir.
Le mirage du cinéma…
Avec son mode 8K30p sans (trop de ?) recadrage, le Galaxy S23 Ultra se revendique littéralement comme une caméra de cinéma. Et à ce titre, Samsung a mis de nombreux exemplaires de son terminal dans les mains de deux réalisateurs : le britannique Ridley Scott et le coréen Na Hong-Jin. Deux noms qui ont utilisé les appareils de la marque dans des productions professionnelles pour mettre en avant les qualités de l’appareil. Mais avant de nous pencher sur ces forces, mettons un petit bémol à une promesse marketing complètement fausse de la présentation « All you need is to bring ideas and the smartphone will do the rest. » (“Tout ce dont vous avez besoin, c’est d’apporter vos idées et le smartphone fera le reste“).
Il vous suffit de regarder ce pot-pourri de captures d’écrans de la conférence de presse pour comprendre le fond du problème : autant Ridley Scott que Na Hong-Jin sont accompagnés d’équipes de tournage importantes. Lesquelles utilisent bien les Galaxy S23 Ultra… mais intégrés dans des équipements de plusieurs milliers d’euros ! Stabilisateurs steadycam professionnels, cages de maintien, porte-filtres, compléments optiques (anamorphiques ?), studios d’étalonnage et autres éclairages cinéma sont les éléments qui feront vraiment différence. Cela n’efface pas les qualités (potentielles) de l’appareil de Samsung soulevées notamment par Na Hong-Jin. Mais il faut désamorcer tout de go cette promesse selon laquelle ce smartphone, aussi bon soit-il, fera de vos clips vidéo des séquences de cinéma. C’est NON.
… Mais de vrais points forts
La première force, valable en photo comme en vidéo, est la nouvelle stabilisation optique. Une stabilisation dont le débattement est deux fois supérieur à celle de la génération précédente. Augmenter l’amplitude de déplacement du bloc optique permet de mieux corriger les accélérations parasites les plus importantes, ce qui devrait permettre de produire des séquences plus fluides et sans (trop) d’à-coups.
Réunies sous le nom de « Nightography », les capacités de capture de nuit sont pour la première fois aussi mises en avant avec les usages vidéo. Outre les témoignages (nécessairement un peu orientés) du réalisateur coréen Na Hong-Jin – qui reconnaît les talents de mise au point en basses lumières – du point de vue technique, ce sont aussi les capacités de réduction de bruit numérique qui sont célébrés. Basé sur le traitement en temps réel du bruit entre plusieurs trames capturées, il s’agit à la fois d’une performance physique et computationnelle. Physique, car il faut que le capteur soit lu très rapidement – ce qui est une gageure quand il s’agit de balayer deux cents millions de pixels !
Computationnelle parce que la masse de pixels à traiter par seconde est énorme : une image 8K, c’est 33 millions de pixels. À trente images par seconde, cela représente un peu moins d’un milliard de pixels à mouliner par seconde. Et ça, c’est sans imaginer que le capteur fasse plusieurs expositions pour chaque vidéo ! Ici, c’est Qualcomm et son premier « Cognitive ISP » intégré au Snapdragon 8 Gen 2 qu’il faut célébrer. Car c’est cette puce qui est capable, notamment, de réaliser la segmentation sémantique (pour appliquer les bons algorithmes sur les bons sujets).
Un appareil qui veut la jouer pro (et marcher sur les terres de l’iPhone)
Avec son potentiel vidéo « pro », ses super définitions (200 Mpix, 8K30p), sa fiche technique avancée et ses paramètres manuels accessibles sur son application Expert RAW (branchée sur Lightroom, lire plus loin), le Galaxy S23 Ultra joue sur les terres de l’iPhone. Un iPhone dominateur dans le domaine pro grâce, notamment à son puissant écosystème logiciel. Pour contrer le champion – ou plutôt le titan ! – des terminaux haut de gamme, Samsung a non seulement fait appel à de grands noms de la réalisation cinématographique, mais elle a aussi frappé la porte du géant logiciel Adobe pour intégrer son célèbre logiciel de développement RAW, Lightroom. Une stratégie intéressante tant Lightroom est LE standard des applications de développement des négatifs numériques. Mais la stratégie de Samsung est malheureusement très incomplète.
Primo, en dépit de l’accent vidéo mis sur le terminal, la seule application « pro » proposée est relative à la photo. Un équivalent de l’app Sony « Videography Pro » était un minimum pour espérer faire de l’ombre aux excellentes apps vidéo disponibles sous iOS. Sony profite ici de son ADN issu des caméras professionnelles (de vraies caméras pros, on entend, comme les Venice), mais souffre de sa position d’acteur marginal dans les smartphones. Samsung aurait eu intérêt à concevoir une application vidéo aussi avancée.
Ensuite, le partenariat avec Adobe est, selon nous, assez décevant. L’iPhone domine tellement les ventes des smartphones haut de gamme (à plus de 1000 €) que les constructeurs du monde Android se doivent de faire plus d’efforts. Et ici, le deal a un goût de « pas assez ». L’application Expert RAW de Samsung fait un simple pointeur vers la page de téléchargement Google Play de Lightroom. Et celui-ci n’est gratuit que deux mois durant. Période à l’issue de laquelle soit vous devez repasser sur les outils de base (forcément bien plus limités), ou débourser 10 euros par mois pour rester sur la version premium. Une souscription d’un an aurait représenté une vraie mise à l’étrier pour le public photographe. On retiendra cependant que Samsung et Adobe ont travaillé de concert pour offrir un profil de correction optique au Galaxy S23 Ultra, ce qui est rare.
Selfies : le Dual Pixel s’invite en façade
Voilà encore un domaine où l’autofocus devrait sacrément progresser : les selfies – ou égoportraits pour nos cousins québécois. Si Samsung conserve la couverture angulaire de l’optique du module caméra en façade (on reste sur un équivalent 26 mm f/2.2), le capteur change de nature. Exit le 40 Mpix tetracell (quatre photodiodes pour un pixel), bonjour le capteur 12 Mpix Dual Pixel. Hasard technique ou recyclage technologique (on penche plus pour la première solution), un 26 mm épaulé par un capteur Dual Pixel 12 Mpix cela ressemble fortement aux spécifications de feu le Galaxy S7 lancé en 2016. Un terminal qui a marqué l’histoire des smartphones avec son extraordinaire vitesse d’autofocus – au prix d’une baisse de qualité d’image à l’époque. Une vitesse que l’on espère voir à l’œuvre dans ce nouveau terminal. Avec, espérons le, une qualité d’image en hausse !
La vitesse sera bien sûr au cœur de notre évaluation à venir du joyau de Samsung. Notamment parce que le coréen avait un peu perdu de sa superbe par rapport à la concurrence chinoise. Et surtout face à un iPhone qui reste le terminal le plus rapide à faire la mise au point depuis l’arrivée de l’iPhone 11 Pro. Il n’y aura pas que la vitesse que nous évaluerons lors du test de l’appareil. Il y aura bien sûr la qualité d’image à 200 Mpix et dans les plus basses lumières, puisque ce sont des points vantés par Samsung. Un Samsung qui est resté un peu trop conservateur sur les modules tiers (ultra grand-angle et téléobjectif), mais qui propose une fois encore l’un des rares terminaux à être capable de tout faire tant sa plage optique est large. Le futur champion de la photo en 2023 ?