Comment la qualité du processeur contribue aux résultats en photographie

La qualité des images produites par les smartphones s'est considérablement améliorée au fil des années. Mais dans quelle mesure la qualité du processeur influence-t-elle le rendu des photos ?

Les capteurs d'images des smartphones peuvent-ils à eux seuls offrir les meilleurs résultats possibles en matière d’imagerie ?

Il ne fait aucun doute que la qualité des images produites par les smartphones s'est considérablement améliorée au fil des années. Si l'on regarde la section « Souvenirs » sur les réseaux sociaux et que l'on compare les images « de l'époque » à celles plus récentes, la différence est frappante. Il n'est donc pas surprenant que de nombreux passionnés de photographie aient décidé de laisser de côté leurs appareils professionnels dans certains scénarios, et de garder tout simplement un smartphone dans leur poche, pour capturer les moments de vie qui attirent leur attention. Ceci interroge sur le haut degré d'attention que les fabricants accordent à l'ensemble des éléments composant les systèmes d'imagerie des smartphones, tout comme aux « étapes » qui se déroulent entre le moment où l'on touche l'écran pour prendre une photo et celui où elle s'affiche dans la galerie, un instant plus tard. Pour ce faire, les appareils s'appuient non seulement sur des optiques en constante amélioration, mais aussi sur des capteurs spécifiques pour saisir la lumière, et sur de puissants processeurs qui déterminent la qualité de l'image. Mais dans quelle mesure la qualité du processeur influence-t-elle le rendu des photos ?

L'évolution du processeur de signal d’images (ISP)

La qualité des objectifs et des processeurs s'est considérablement améliorée, à tel point que ceux-ci sont désormais considérés comme des caractéristiques de base. Mais aujourd'hui, la plus grande différence réside dans ce qui se passe après le clic de l'obturateur, la capture et la conversion de la lumière en image numérique.

La plupart des appareils s'appuient sur les capacités en imagerie du processeur principal, qui communique avec les capteurs photo, traite et transmet l'image à l’utilisateur. Mais les choses deviennent intéressantes lorsque certains fabricants déploient d'importantes ressources en recherche et développement, pour mettre au point leurs propres puces, également connues sous le nom d’ISP (Image Signal Processors). Il en résulte une configuration à double puce, dans laquelle la puce principale est en charge de l'informatique et du fonctionnement général du smartphone, alors que l’ISP s'occupe uniquement des tâches liées à l'imagerie, en communiquant en temps réel avec la puce principale. Ce type de configuration ouvre de toutes nouvelles possibilités en matière d'imagerie pour les fabricants de smartphones.

vivo fait partie de ce nombre restreint de constructeurs, après avoir commencé à travailler sur ses propres ISP il y a quelques années seulement. En 2021, la société a lancé sa première puce maison pour son modèle haut de gamme X70 Pro, suivi par le X80 Pro l'année dernière avec une version mise à jour dénommée V1+. Deux générations plus tard, les capacités des smartphones vivo en la matière se sont encore accrues avec la puce V2.

La présence de l'ISP développé par vivo, notamment intégrée au dernier smartphone phare X90 Pro, améliore considérablement la capacité de contrôle de la phase de post-traitement de la photographie, là où « la magie opère ». Le processeur prend en charge toutes les tâches de post-traitement des photos, y compris la réduction du bruit, l'ajustement de la balance des blancs, la correction des imperfections de la scène capturée. Toutes ces tâches sont gérées simultanément par l'ISP et la puce principale MediaTek Dimensity 9200, afin de produire un résultat final qui soit aussi proche que possible de la réalité.

Les bras et la tête : hardware et software travaillent main dans la main

Le matériel et les logiciels sont les deux faces d’une même pièce, ils se complètent et sont indispensables l’un à l’autre. Plus l’ISP est puissant, plus il a la capacité de gérer ces tâches de post-traitement, et meilleurs sont les résultats finaux. Aujourd'hui, avec une puce comme la vivo V2, les logiciels ont considérablement évolué. Les progrès réalisés par vivo sont d'autant plus intéressants qu'elle a modifié l'ensemble de l'architecture de l'ISP, passant d'une architecture traditionnelle à une architecture avec IA intégrée (AI-ISP). La puce comporte désormais une unité d'accélération d’intelligence artificielle (Deep Learning), une sous-unité de traitement de l'image et une mémoire intégrée sur la puce elle-même. Tous ces éléments contribuent à améliorer les résultats de l'image pour chaque cliché capturé. L'un des principaux avantages de l'intégration de fonctions d'intelligence artificielle dans un processeur est la capacité de cette même intelligence à traiter des problèmes complexes et inconnus, qui peuvent apparaître « spontanément », dans un contexte donné, lors de la prise de vue d'une certaine scène. Lorsqu'un système traditionnel ne parvient pas à prendre en compte tous les facteurs qui peuvent influer une prise de vue, l'architecture AI-ISP brille par sa flexibilité et son efficacité, grâce à ses modules d'apprentissage automatique et à ses capacités d'analyse avancées.

Une aide pour divers scénarios d'utilisation, de la photographie aux jeux vidéo

La prise de vue de nuit ou dans des conditions de faible luminosité a toujours été le véritable test pour les appareils photo des smartphones et, jusqu'à ces dernières années, nombre d'entre eux ne parvenaient pas à fournir des images de bonne qualité. Toutefois, des progrès ont également été réalisés dans ce domaine, et les appareils haut de gamme sont désormais capables de produire des clichés nets, même lorsqu'ils sont pris dans des conditions de luminosité difficiles. L'intelligence artificielle intervient pour tirer le meilleur parti de chaque prise de vue, en collaboration avec d'autres algorithmes de photographie computationnelle qui contribuent à obtenir des photos réalistes.

Les algorithmes développés par vivo contribuent à la prise de photos de haute qualité, en prenant en compte de nombreux scénarios et scènes du sujet photographié. Les utilisateurs peuvent s'intéresser à la photographie sportive rapide ou à l'astrophotographie à faible luminosité, qui peut être réalisée de nos jours sans trépied. Toutefois, cela ne serait pas possible à ce niveau avec seulement un processeur traditionnel, dont la portée et les performances seraient limitées par les exigences de plus en plus grandes des utilisateurs. L'ISP dédié, quant à lui, dispose de la puissance brute nécessaire et de l'assistance logicielle pour répondre à ces besoins, en particulier dans ces conditions de faible luminosité.

La puce V2 du X90 Pro apporte des avantages tangibles en termes de qualité d'image. L'un d'entre eux est l'algorithme de réduction du bruit via l’IA, qui permet d'obtenir des clichés avec un minimum de bruit. Cette amélioration influe également sur la résolution des photos et des vidéos prises de nuit, à des niveaux d’ISO élevés, alors que le bruit serait habituellement un problème. Une amélioration drastique des capacités en HDR, de ce fleuron qu’est le X90 Pro, est apportée par un algorithme HDR grandement amélioré, qui s'appuie sur les itérations précédentes pour générer des transitions de hautes lumières plus naturelles. Les algorithmes sont basculés et commutés automatiquement par la puce V2, dans des conditions de faible éclairage. Les saisies manuelles deviennent rarement nécessaires pour des prises de vue parfaites. Plus intéressant encore, la puce V2 contribue également aux capacités d'interpolation d’images du X90 Pro jusqu'à 120 fps, lors de sessions de jeu vidéo, pour un rendu des images plus fluide grâce aux capacités d'estimation et de compensation des mouvements, qui réduisent considérablement la latence.

Deux puces fonctionnant simultanément, mais consommant moins d'énergie ?

Enfin, un processeur conçu sur mesure peut également présenter un avantage d'efficacité énergétique. Cette caractéristique est devenue de plus en plus importante au fil des ans, car les smartphones sont censés fonctionner plus vite et plus longtemps : ils jouent le rôle de centres de données personnels des utilisateurs et d’outils essentiels pour le partage (mais aussi la consommation) d'informations au quotidien. La puce V2, par exemple, est 200% plus économe en énergie qu'une unité de traitement traditionnelle et atteint une efficacité énergétique de 16,3 billions d'opérations par watt d'énergie. Cela contribue positivement à l'autonomie globale de la batterie, en particulier si les utilisateurs capturent beaucoup d'images et de vidéos au cours d'une journée.

En définitive, l’ensemble de ces éléments profite aux utilisateurs, car la qualité des photos et des vidéos capturées est étroitement liée à l'optique et à l'optoélectronique, ainsi qu'aux capacités de traitement d'images de l'appareil. Les smartphones, qui sont de plus en plus utilisés pour capturer les moments de vie, doivent aider les photographes débutants à tirer le meilleur parti de ce qu'ils veulent capturer, et leur ouvrir un espace créatif infini à explorer à travers l'objectif.