Un nouveau brevet d’Apple suggère une avancée majeure dans la technologie des capteurs d’appareil photo. Avec des innovations potentielles en matière de résolution et de traitement d’image, cette avancée pourrait transformer nos expériences photographiques, renforçant la position d’Apple dans le secteur compétitif de la photographie mobile.
Apple explore une nouvelle technologie de capteur d’image qui promet jusqu’à 20 valeurs d’exposition dynamiques. Cela va au-delà de l’ARRI ALEXA 35 et s’approche de la plage dynamique de l’œil humain. Voici ce que cela signifie réellement.
Sommaire :
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Un brevet fraîchement publié, intitulé “Capteur d’image avec pixels empilés ayant une plage dynamique élevée et un faible bruit”, repéré en premier par Y.M.Cinema Magazine, révèle les projets d’Apple pour un capteur de prochaine génération qui rivalise avec la plage dynamique des caméras de cinéma professionnelles actuelles.
Le brevet décrit un design de capteur empilé promettant jusqu’à 20 valeurs d’exposition dynamiques, ce qui représente le rapport entre les plus grandes et plus petites valeurs de lumière pouvant être capturées simultanément sans perte de détails. On mesure cela en “valeurs d’exposition”, où chaque valeur représente un doublement ou une réduction de la lumière.
Donc, une plage dynamique de 20 valeurs signifierait un rapport de contraste de 1 048 576:1, sans aucune lumière ou ombre perdues dans la même image.
Une chose complexe à mesurer
Bien qu’il n’existe pas de spécification de plage dynamique officielle publiée pour le capteur de l’iPhone 16 Pro Max, voici une estimation complète de CineD concernant l’appareil photo 24mm de l’iPhone 15 Pro Max, mesurée par trois techniques différentes : test des formes d’onde (« le nombre de valeurs pouvant être identifiées au-dessus du seuil de bruit »), IMATEST (« rapport signal/bruit pour chaque valeur ») et test de latitude (« la capacité d’un appareil photo à conserver les couleurs et les détails lorsqu’il est surexposé ou sous-exposé »).
Les résultats :
« Les formes d’onde montrent environ 11 valeurs au-dessus du seuil de bruit. En parlant de cela, il n’existe presque pas de seuil de bruit – tout est très clair, suggérant une réduction massive du bruit en interne (il n’y a pas moyen de désactiver cette fonction) »
Et
À ISO55 : « Nous obtenons 12 valeurs d’exposition dynamique dans l’iPhone 15 Pro (Max) pour un rapport signal/bruit (SNR) de 1, et les mêmes 12 valeurs pour un SNR de 2. Cette tendance indique clairement un traitement du bruit excessif pour qu’IMATEST puisse calculer un résultat significatif. Cela se manifeste également dans le diagramme le plus bas où le « bruit (% du pixel maximal) » est présenté. Les valeurs de bruit pour les valeurs d’ombre sont extrêmement faibles. »
(…)
À ISO1200 : « IMATEST calcule (plus élevé) 13,4 valeurs à SNR = 2 et 13,4 valeurs à SNR = 1. »
Et
À ISO55 « Nous obtenons 5 valeurs de latitude d’exposition (3 au-dessus à 2 en-dessous). Cela se situe en fait à 2, voire 3 valeurs en dessous des appareils photo APS-C ou plein format actuels. Comparé à l’ARRI Alexa Mini LF, il y a une différence de 5 valeurs en termes de latitude d’exposition. Et en comparaison avec l’Alexa 35, la différence s’élève même à sept valeurs.
En attendant, la plupart des estimations placent la plage dynamique instantanée de l’œil humain autour de 10 à 14 valeurs, atteignant 20 à 30 valeurs après ajustements pupillaires et rétiniens.
Une approche en deux couches qui pourrait engendrer de nouvelles catégories de produits
Bien qu’Apple ait toujours compté sur Sony pour ses capteurs d’appareil photo, ce brevet suggère que l’entreprise pourrait développer quelque chose de plus ambitieux en interne, depuis le silicium jusqu’à la conception finale.
Selon le brevet, l’architecture d’Apple combine deux couches :
- Un die de capteur, où la lumière est capturée via des photodiodes et un circuit analogique personnalisé
- Un die logique, où se produit le traitement, y compris la suppression du bruit intégrée
Comme le note Y.M.Cinema Magazine, cette disposition empilée n’est pas entièrement nouvelle dans l’industrie. Sony utilise apparemment quelque chose de similaire. Cependant, l’approche d’Apple apporte quelques particularités :
- Premièrement, elle inclut un mécanisme appelé LOFIC (Lateral Overflow Integration Capacitor), permettant à chaque pixel de stocker la lumière à trois niveaux de charge distincts, selon la luminosité de la scène.
- Deuxièmement, chaque pixel intègre son propre circuit mémoire, mesurant et annulant le bruit thermique en temps réel, éliminant ainsi le besoin de techniques de nettoyage en post-traitement. Il est intéressant de noter qu’Apple réalise cela avec une structure de pixel à trois transistors (3T), plutôt qu’avec la structure plus complexe et moins sujette au bruit à quatre transistors (4T).
Comme le souligne une discussion sur Reddit, en empilant le capteur au-dessus d’une puce, Apple ajoute fondamentalement un obturateur discret pour chaque pixel et traite l’image pour réduire le bruit avant même qu’elle ne quitte le die.
Que signifie tout cela en termes de produit ?
Si ce capteur parvient jamais à intégrer un produit commercialisé, cela pourrait permettre à Apple de dépasser non seulement ses concurrents en smartphones, mais aussi des fabricants de caméras professionnelles tels que Sony, Canon ou RED sur certains critères clés.
Ajoutez le Neural Engine et autres astuces permises par l’intégration rigoureuse hardware-software d’Apple, et il n’est pas difficile d’imaginer qu’Apple pourrait s’attaquer à un équipement photo complet en dehors de l’iPhone, dépassant le simple gadget utilisé pour “F1 The Movie”.
Voici ce que Y.M.Cinema Magazine pense que cela pourrait apporter :
Si cette technologie est mise en œuvre — peut-être dans un futur iPhone 17 Pro ou Apple Vision Pro 2 — cela pourrait mener à :
- HDR cinématographique sur des dispositifs mobiles
- Capture vidéo sans bruit en temps réel
- Imagerie de qualité professionnelle dans des formats ultra-fins avec une très haute dynamique (20 valeurs d’exposition dynamiques)
et
La plage dynamique et le bruit sont les deux principaux facteurs limitant l’imagerie numérique. Un capteur mobile ou compact offrant 20 valeurs d’exposition dynamique et une suppression avancée du bruit sur puce ne serait pas qu’une simple amélioration — ce serait révolutionnaire.
Cela pourrait avoir un impact sur :
Comme toujours, prenez les brevets avec du recul
Bien que cela soit prometteur, un brevet n’est qu’un brevet. Nous avons vu, à plusieurs reprises, qu’Apple enregistre des brevets pour des technologies et des produits qui n’ont jamais abouti, donc n’attendez pas que quelque chose comme cela paraisse de sitôt.
Et, au vu des commentaires dans l’article original de Y.M.Cinema Magazine et sur Reddit, de nombreuses questions techniques valables demeurent sans réponse, certaines frôlant ce qui est scientifiquement possible. Les passionnés de photographie sont parmi les plus engagés et soucieux du détail, donc le scepticisme est non seulement compréhensible, mais également nécessaire pour offrir un aperçu supplémentaire.
Quoi qu’il en soit, il est intéressant de voir Apple s’intéresser à ses compétences en matière de fabrication de puces et explorer d’autres domaines d’application.
Qu’est-ce qu’un capteur d’image avec une plage dynamique de 20 stops ?
Un capteur d’image avec une plage dynamique de 20 stops peut capturer une large gamme de luminosité, allant des ombres les plus sombres aux lumières les plus brillantes, tout en maintenant les détails dans les deux extrêmes.
Comment la plage dynamique est-elle mesurée ?
La plage dynamique est mesurée en « stops », où chaque stop représente un doublement ou un halving de la lumière. Un capteur avec 20 stops a un rapport de contraste pouvant atteindre 1,048,576:1.
Quels avantages cela offre-t-il en photographie mobile ?
Cela permet une capture vidéo sans bruit en temps réel, une qualité d’image professionnelle dans des form factors ultra-fins et pourrait renforcer la cinématique HDR sur des appareils mobiles.
Pourquoi faut-il être prudent avec les brevets ?
Les brevets sont souvent des annonces d’intention et ne garantissent pas que la technologie sera effectivement développée ou commercialisée. De nombreuses idées inscrites dans des brevets peuvent ne jamais voir le jour.
Bonjour, je m’appelle Manu Dibango et j’ai 37 ans. Cadre supérieur dans l’administration, je suis passionné par la gestion et l’organisation. Bienvenue sur Camernews où je partage ma veille sur les nouvelles technologies et l’innovation.
