Je ne comprenais pas vraiment comment fonctionnent les caméras téléphoniques, alors j’ai pensé enquêter et répondre à la question, comment fonctionnent les caméras téléphoniques?

Composants de la caméra téléphonique

Les caméras téléphoniques sont construites à partir de plusieurs composants qui fonctionnent tous ensemble pour nous permettre de prendre des photos numériques de haute qualité. Ces composants forment le Pipeline de traitement d’images. Les composants sont constitués de:

• Objectif De Caméra
• Capteur D’Image
• Processeur De Signal D’Image
• Logiciel De Contrôle De Caméra
• Logiciel De Post-Traitement

Pourquoi Les Caméras Téléphoniques Ont-Elles Besoin D’Un Objectif?

Les appareils photo téléphoniques ont besoin d’un objectif pour permettre à la lumière du sujet que vous photographiez d’être focalisée sur le capteur d’image. L’objectif de la caméra est normalement composé de plusieurs éléments en verre nécessaires pour réduire les aberrations d’image, telles que:

• Aberration sphérique – distorsions causées par la courbure des lentilles
• Coma – distorsions causées par des imperfections dans les lentilles
• Astigmatisme – distorsion causée par des courbes chez un sujet frappant une surface plane du capteur
• Courbure de champ – distorsion dans la netteté du sujet
• Distorsion géométrique – distorsion dans la représentation du sujet en trois dimensions dans une image bidimensionnelle
• Aberration chromatique – distorsion dans certaines parties de l’image due à la réfraction

Qu’est-ce que l’ouverture?

L’ouverture est la quantité de lumière qu’un objectif laisse passer au capteur d’image, elle est mesurée en f-stops, f/1,8, f/2,0, etc. Plus le nombre est petit, plus l’ouverture est grande et plus la lumière pénètre, donc si vous voulez de bonnes performances en basse lumière sans flash, vous voulez la plus petite ouverture possible.

Plusieurs fabricants produisent maintenant des caméras pour smartphones avec de larges ouvertures jusqu’à f / 1,7 ou f / 1,8, ce qui signifie qu’elles sont bien meilleures dans les situations de faible luminosité.

Sur les smartphones dotés d’une stabilisation optique d’image (OIS), l’objectif est monté dans un rack qui peut se déplacer pour compenser les secousses lors de l’utilisation de l’appareil photo en mouvement ou de la réalisation d’une vidéo. OIS peut augmenter considérablement les chances d’obtenir une image nette ou une séquence vidéo stable.

Que Fait Le Capteur D’Image ?

Dans les appareils photo reflex numériques traditionnels, le temps d’exposition du capteur à la lumière (exposition) est contrôlé en ouvrant et en fermant un miroir sur le capteur. Lorsque vous appuyez sur le bouton de l’obturateur, le miroir s’ouvre rapidement, puis se referme pour éviter que plus de lumière ne frappe le capteur d’image.

Dans les appareils photo numériques sans miroir, un obturateur numérique ou un rideau est utilisé pour contrôler la quantité de lumière qui frappe le capteur d’image. Une caméra de smartphone n’a aucune de ces options et l’exposition est contrôlée en activant le capteur pendant le temps de l’exposition, puis en le désactivant à nouveau.

Que Sont Les Mégapixels?

Un mégapixel (MP) vaut 1 048 576, soit un peu plus d’un million de pixels. Dans le premier iPhone, le capteur de la caméra était capable de capturer 2MP. C’est plus de 2 millions de pixels, mais les choses ont considérablement changé depuis 2007, lorsque le premier iPhone a été introduit. Le mot pixel est composé des mots image et élément

La résolution de l’image créée par un capteur de caméra de smartphone dépend de la densité de pixels sur le capteur. Certains modèles de smartphones ont des capteurs pouvant atteindre 40 millions de pixels (40 mégapixels). Vous pouvez imaginer que les pixels seront minuscules, chaque pixel de moins de 1 micron. Ces capteurs produisent des images à très haute résolution, supérieures à celles de nombreux reflex numériques. L’inconvénient d’emballer autant de pixels sur le capteur d’image est que les pixels sont minuscules et peu sensibles dans des situations de faible luminosité. Récemment, les fabricants ont produit des capteurs d’image de 12 mégapixels dotés de pixels plus grands et de bien meilleures capacités en basse lumière.

Le capteur d’image agit comme un convertisseur analogique-numérique, prenant la lumière et la convertissant en bits bruts, les bits bruts sont ensuite envoyés au processeur de signal d’image.

Qu’est-ce que l’ISO?

Dans l’ancien temps du film pour appareil photo en cellulose, vous choisissiez la vitesse du film en fonction de son ISO, selon que vous preniez des photos par une journée ensoleillée ou une journée plus sombre. ISO 100 pour les jours clairs et ISO 400 ou plus pour les conditions plus sombres.

Nous avons toujours ce concept dans les appareils photo pour smartphones et le changement de l’ISO modifie la sensibilité du « gain » de sensibilité sur le capteur. les mêmes règles s’appliquent qu’auparavant par une journée ensoleillée, nous pourrions utiliser ISO 100 et nous pourrions l’augmenter pour des conditions plus sombres. Cependant, il y a une pénalité pour augmenter l’ISO. Plus l’ISO est élevée, plus les résultats sont granuleux. C’était la même chose à l’époque du film de cellulose, car de plus gros cristaux sensibles à la lumière étaient utilisés sur un film ISO plus élevé, et les plus gros cristaux produisent des photographies granuleuses.

La taille compte-t-elle?

Les appareils photo reflex numériques ont généralement de grandes tailles de capteurs d’image, y compris; APSC et Plein format. Un capteur plein format est de la taille équivalente à l’ancien film de 35 mm lorsque vous obteniez 36 clichés par rouleau. Les capteurs pour smartphones ne représentent qu’une fraction de la taille d’un capteur plein format, d’une largeur inférieure à 6 mm en diagonale. Cela est dû à toutes les autres technologies qui doivent être pressées dans le corps du smartphone, en raison de sa petite taille, l’appareil photo du smartphone présente des limites par rapport aux capteurs de caméra plus grands.

Les fabricants de smartphones améliorent continuellement leur technologie d’appareil photo et ce n’est vraiment qu’une question de temps avant de commencer à s’attaquer aux fabricants de caméras à capteur plus grands.

Qu’est-ce que le Processeur de Signal d’Image et que fait-Il?

Le processeur de signal d’image fait partie de la micro-puce qui contient le capteur, la zone du capteur dans la surface extérieure de la puce, tandis que le Processeur de signal d’image est une puce dédiée sous le capteur.

Le Processeur de Signal d’Image fait partie du Pipeline de Traitement d’Image sur une caméra de smartphone. Une fois que le capteur d’image convertit la lumière en signal numérique, le processeur de signal d’image prend ensuite le flux numérique de bits et le traite en image. Pendant le traitement des données, les données passent généralement par plusieurs étapes pour s’assurer que les résultats de l’image sont utilisables:

• Correction des pixels – suppression des défauts dus aux pixels défectueux
• Correction de l’ombrage de l’objectif – correction du vignettage causé par l’objectif
• Correction de la balance des blancs – fixation de la température de couleur de l’image
• Denoise – suppression du bruit (grain) de l’image
• Netteté – Netteté de l’image

Dans les derniers smartphones, il y a très probablement plusieurs autres étapes propriétaires, mais vous avez une idée de ce que fait le processeur de signal d’image. C’est ce pipeline qui donne aux images de différents fabricants de capteurs un aspect particulier sur les images traitées.

Qu’Est-Ce Qu’Un Logiciel De Contrôle De Caméra?

Lorsque vous êtes sur le point de prendre une photo avec l’appareil photo de votre smartphone, vous remarquerez sur l’écran de l’appareil photo qu’il existe des icônes distinctes qui vous permettront de modifier les paramètres de l’appareil photo avant de prendre la photo. Vous verrez souvent des choses comme:

• Option pour choisir entre photographie ou vidéo
• Changez les options de mise au point, de la mise au point automatique à la mise au point sélective.
• Sélectionnez la caméra avant ou arrière
• Modifiez la vitesse d’obturation
• Modifiez l’ISO
• Prenez un panorama
• Photographiez en RAW

Toutes ces fonctionnalités font partie du logiciel de contrôle de la caméra, où vous pouvez prendre le contrôle de presque tous les aspects des paramètres de la caméra. Vous pouvez utiliser tous les paramètres en mode automatique ou vous pouvez commencer à utiliser votre appareil photo pour des techniques de photographie plus avancées telles que:

• Exposition longue
• Utilisation de la profondeur de champ pour contrôler la zone de mise au point de l’image
• Capture de sujets en mouvement rapide

Qu’est-ce qu’un Logiciel de Post-traitement ?

Vous avez peut-être déjà remarqué que lorsque vous avez pris une photo avec l’appareil photo de votre smartphone, vous obtiendrez des options pour manipuler l’image, c’est ce qu’on appelle la post-production. En règle générale, vous pouvez:

• Affûtez l’image
• Modifiez l’exposition pour la rendre plus claire ou plus foncée
• Modifiez la saturation des couleurs, ajoutez ou supprimez une profondeur de couleur
• Recadrez l’image
• Ajoutez du texte ou des autocollants

Certains fabricants de smartphones offrent plus de fonctionnalités que d’autres, et vous pouvez également obtenez des applications qui ajoutent beaucoup plus de fonctionnalités pour le post-traitement. L’une des principales applications que j’utilise s’appelle Adobe Lightroom. Il offre une gamme beaucoup plus large de fonctionnalités de post-traitement que mon Galaxy S8 Plus.
Un post-traitement est nécessaire lorsque vous prenez vos photos au format RAW. RAW capture l’image avec une gamme de détails beaucoup plus large que celle que vous obtiendrez d’une image JPEG, mais l’image sera très plate lorsqu’elle sortira de l’appareil photo. Il est nécessaire d’appliquer la post-production à une image BRUTE pour l’amener à sa pleine gloire. C’est ainsi que la plupart des photographes professionnels prennent des photos, cela leur donne beaucoup plus de contrôle sur l’apparence de l’image finale. La post-production des images JPEG est assez limitée par rapport aux images RAW. Je produirai un article sur le BRUT, alors surveillez-le.

Résumé

Cet article a été écrit pour répondre à la question: comment fonctionnent les caméras téléphoniques? Dans la première section, j’ai identifié les principaux composants qui forment le pipeline de traitement d’images et j’ai décrit ce que fait chaque composant.

J’ai expliqué le but de l’objectif de la caméra du smartphone et décrit comment il est construit à partir de plusieurs éléments en verre pour essayer de réduire la distorsion dans l’image finale. L’ouverture a été expliquée et comment avoir un petit nombre de f-stop produit une ouverture plus large.

Dans la section suivante, j’ai discuté du capteur d’image, j’ai décrit comment le capteur d’image convertissait la lumière de l’objectif en un signal numérique envoyé au processeur de signal d’image. J’ai expliqué que les capteurs d’image peuvent avoir différentes quantités de pixels et je suis allé mentionner les avantages et les inconvénients d’avoir de plus en moins de pixels sur le capteur d’image.

J’ai ensuite examiné comment le processeur de signal d’image reçoit des données numériques du capteur d’image et traite les données du capteur pour éliminer les distorsions et nettoyer l’image.

Enfin, nous avons examiné un logiciel pour le contrôle de la caméra et le post-traitement. J’ai expliqué ce qu’était le post-traitement et qu’il est souvent utilisé pour améliorer l’image et qu’il est souvent utilisé en conjonction avec le type d’image BRUTE. La dernière section a clarifié ce que sont les commandes de l’appareil photo et comment elles sont utilisées pour modifier les paramètres avant de prendre une photo.

J’espère que vous avez apprécié, l’article sur; comment fonctionnent les caméras de téléphone? Comme moi, j’espère que vous avez appris quelque chose de nouveau sur le fonctionnement de l’appareil photo de votre téléphone. J’ai plusieurs autres articles liés à la photographie sur smartphone, alors allez les parcourir quand vous en avez le temps.