La nouvelle avait suscité quelques railleries et pas mal de doutes. On croyait au coup marketing. Mais non, le capteur du Nokia 808 PureView a bien une résolution native de 41 Mpx, soit 7728 x 5368 pixels. Impressionnant quand on le dit comme ça. Mais plus que la définition hallucinante c'est le concept "d'oversampling" sous-jacent qui est intéressant. En effet, si le capteur est hyper défini, les images qu'il génère seront plus modestes, de l'ordre de 5 Mpx par défaut "seulement". 

Comme le constructeur le souligne dans ses documentations techniques, 5 ou 6 Mpx ont largement suffisants dans la vie courante, y compris pour imprimer des images en A4, une limite haute pour bon nombre de particuliers.
nokia pureview capteur 41 mpx différents ratio d'image

L'idée de Nokia n'est donc pas de produire des images plus lourdes que celles d'un moyen format, mais de proposer des photos de taille standard... simplement meilleures. Et d'une façon assez originale. 
Primo il est important de noter que le capteur utilisé est un 1/1,2 pouce, un peu plus petit que le 1" des Nikon 1 et considérablement plus gros que le 1/3,2" ou 1/2,3" habituellement utilisé sur les smartphones, ce qui lui permet d'avoir des photosites de même taille que sur un capteur 8 Mpx de 1/3,2", soit 1,4 microns. Nokia, comme Panasonic sur certains compacts experts de la série LX, propose un capteur plus grand que le cercle image afin de pouvoir recadrer dedans afin d'obtenir images en 4/3 ou 16/9. L'intérêt de conserver un angle de champ assez proche dans les deux formats d'image.

Dans un format 4/3 vous avez donc une définition de 7152x5368 pixels (38,4 Mpx) et en 16/9 vous disposez de 7728x4354 pixels (33,6 Mpx). Pas mal !

Zoom numérique sans perte

Le premier avantage de la méthode est d'offrir un zoom numérique propre. En effet, si on garde la définition de 5 Mpx proposée par défaut, le zoom trouvera sa limite quand on aura atteint les 3072x1728 sur le capteur, et non en interpolant du pixel. En regroupant plus moins les pixels (par 5, par 8...) pour former un super-pixels, nous obtenons différents ratio de zoom, mais sans perdre en qualité d'image. L'image est donc toujours "vraie". De plus la méthode permet d'utiliser des optiques fixes et relativement lumineuses en conservant une ouverture constante (f/2,4 en l'occurrence) sur toute la plage de zoom, et également de conserver en toute circonstance la distance minimale de mise au point (15cm) quel que soit le niveau de zoom. 
Le résultat est intéressant et permet, sans aucune interpolation, un zoom numérique 3x pour les photos, 4x en vidéo full HD, 6x en 720p et 12x en 640x360.

Nokia PureView oversampling

Le suréchantillonnage

L'autre approche intéressante proposée par Nokia est le suréchantillonnage. 41 Mpx pour seulement 5 ou 8 rendus au final, l'usage d'un capteur hyper défini n'est pas anodin. 
La méthode vise à combiner plusieurs pixels (pixel binning) en un seul afin de conserver un maximum de détail, et d'en filtrer les perturbations... et en premier, le bruit.

Le système n'est pas nouveau et Fujifilm avec ses capteurs EXR propose déjà cette option avec le mode SR qui réduit la définition de moitié avec une gestion du bruit électronique plus fine.

Mais attention, plus on zoomera, moins on pourra combiner de pixels, logique. Le suréchantillonnage sera donc maximal sans zoom et avec une image finale petite. Il sera nul quand on sera à fond de zoom, situation où 1 "pixel" capteur sera équivalent à 1 pixel image. A 5 Mpx sans zoom on pourra combiner 8 "pixels" capteur en 1 pixel image.

Et Nokia de souligner un phénomène intéressant: le suréchantillonnage permet de contourner une faiblesse des matrices de Bayer; sur un capteur 8 Mpx classique on trouvera 4 mpix de verts, 2 mpix de rouge et 2 mpix de bleus. Le suréchantilonnage permet à chaque pixel image d'être un vrai RVB, là encore sans interpolation et donc sans effet de moiré.


Recadrages faciles

Enfin, si Nokia privilégie le suréchantillonnage, il permet aussi à l'utilisateur d'utiliser la pleine taille du capteur pour recadrer à sa convenance ultérieurement. Il s'agit du Creative Shooting Mode que certains pourront apprécier, même si Nokia ne dit rien de la taille des fichiers ainsi générés, ni du temps pour l'enregistrement sur les cartes MicroSD. En outre, avec un pas de 1,4 µm, le capteur est pour le moins exigeant en terme d'optique. Un rapide calcul montre que la résolution optique du capteur est d'environ 350 pl/mm avec les images en pleine définition... Nokia et Carl Zeiss ont du avoir fort à faire pour réussir à produire une optique, certes fixe, aussi performante.

Puissance de calcul

Pour traiter autant de pixels, on s'en doute, il faut une énorme puissance de calcul. Le constructeur est assez sobre sur la question et ne dispense guère d'informations sur les puces utilisées. Mais donne plusieurs chiffres permettant de s'en faire une idée. Et il commence par un point important: la plupart des smartphones ont la puissance nécessaire pour traiter des images fixes de 20 Mpx au maximum (ce qui est déjà beaucoup !), alors que le Nokia en gère facilement plus du double. Et c'est en vidéo que la puissance sera le plus appréciable puisqu'avec 1 milliard de pixels à traiter à la seconde et un suréchantillonnage de 16x le Nokia 808 PureView doit traiter jusqu'à 16 fois plus de pixels que les autres smartphones. Le tout en encodant en H.264 High Profile avec un débit maximal de 25 Mbps et en gérant le zoom numérique à la volée.
 
Pour faciliter les choses le capteur utilisé par Nokia est doté de son propre processeur "compagnon" qui gère la mise à l'échelle des pixels avant d'envoyer les informations au processeur d'image proprement dit. 

Révolution ?

Alors, Nokia va-t-il révolutionner la photo sur smartphones ? Difficile d'en juger à priori. Mais l'approche du constructeur est vraiment intéressante et nous sommes impatients de tester ce nouveau modèle en photo et vidéo !

Le document technique de Nokia
Les exemples de photos publiées par Nokia
La page du N808



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Le N808 PureView et son capteur 41 Mpx



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