Développée par Canon et dévoilée au grand public en 2013 à l'occasion de la sortie du reflex APS-C EOS 70D, la technologie Dual Pixel AF a depuis conquis les capteurs de produits photo relativement variés. Elle intègre ainsi les récents boîtiers reflex EOS 5D Mark IV et EOS 77D, mais également des smartphones tels que le Samsung Galaxy S7 ou encore l'Asus Zenfone 3 Zoom. Il y a fort à parier que cette technologie d'autofocus à corrélation de phase fasse parler d'elle à l'avenir. Nous vous proposons donc de clarifier son principe, ainsi que ses avantages et inconvénients.

Technologies d'autofocus et contexte

Les systèmes autofocus — permettant la mise au point automatique de systèmes optiques — peuvent être différenciés par deux approches distinctes : les systèmes actifs et les systèmes passifs. Utilisés de nos jours par la majorité des appareils photo, les systèmes d'autofocus passifs se divisent quant à eux en deux grandes familles : les autofocus à détection de contraste, et ceux à corrélation de phase (ou détection de phase).

Nous ne reprendrons pas ici tous les éléments de notre article dédié aux différences entre ces systèmes d'autofocus, mais il est important de comprendre que l'autofocus à corrélation de phase, privilégié pour sa réactivité, consiste en un système de mesure de la distance par triangulation. Il peut ainsi être comparé au système de mise au point manuelle plus ancien qu'utilisent les appareils télémétriques, dont le Leica M10 est aujourd'hui le représentant le plus récent.

En lieu et place des deux systèmes optiques distincts utilisés par un appareil télémétrique (et matérialisées par deux fenêtres de visée) pour former deux images d'un même sujet à partir de deux points de vue différents, le principe de l'autofocus par corrélation de phase consiste à considérer l'objectif comme étant constitué de deux moitiés distinctes : l'appareil analyse les rayons lumineux issus de ces deux hémisphères de façon à mesurer le déphasage, c'est-à-dire l'écart entre les deux parties de l'image.

Autofocus à corrélation de phase

Ce système a cependant longtemps souffert d'un inconvénient majeur : les fabricants ne parvenaient pas à l'implanter dans les capteurs utilisés pour capturer l'image, et se voyaient ainsi contraints d'incorporer aux appareils reflex un module autofocus comprenant un capteur dédié à la mise au point. Dans ce cas de figure, pour pouvoir profiter de la corrélation de phase, l'appareil photo reflex doit être en situation de visée, c'est-à-dire que son miroir doit être en position basse ; ce dernier étant semi-transparent en son centre, une partie des rayons lumineux le traversent pour atteindre un miroir secondaire, puis le capteur du module AF.

Appareil reflex intégrant un module autofocus et un capteur dédié à la mise au point.

Un tel système interdisant toute mise au point automatique par corrélation de phase lors de la captation de vidéos, et plus généralement lors de l'utilisation d'un mode Live View (lorsque le miroir principal est relevé), diverses solutions ont émergé pour intégrer la corrélation de phase au capteur principal.

Le principe du Dual Pixel AF

Ces solutions ont notamment été motivées par l'émergence d'appareils hybrides et compacts experts (dépourvus de système de visée reflex, donc de miroir), ainsi que par l'utilisation croissante de la captation vidéo avec des appareils reflex. Alors que les progrès techniques ont permis d'intégrer directement l'autofocus à corrélation de phase au sein du capteur principal, les solutions émergentes ont tout d'abord consisté à dédier certains photosites à la mise au point, au détriment de la captation d'image.

Contrairement à cela, dans le cas de la technologie Dual Pixel AF développée par Canon, les photosites du capteur peuvent à la fois être utilisés pour la création d'image et la mise au point. Dans le but de réaliser cette dernière opération, chaque photosite est divisé en deux photodiodes, de façon à utiliser le décalage physique — donc la différence de signal — entre ces dernières pour réaliser la corrélation de phase.

Dual Pixel AF Canon

Les avantages sont multiples. Tout d'abord, tous les photosites contribuent à la captation d'image et excluent ainsi toute perte de qualité due à une opération de réinterprétation. De plus, l'ensemble du capteur participe à l'opération de mise au point automatique, garantissant ainsi une mesure AF à la vitesse accrue. Ce gain en réactivité est renforcé par le fait que ce système d'autofocus commande directement le déplacement des lentilles, alors que dans l'utilisation d'un module AF doté d'un capteur dédié à la mise au point, ce dernier se contente de valider l'opération — ce qui peut entraîner des mouvements inutiles des lentilles.

Dans les faits, que cette technologie soit intégrée au capteur d'un appareil reflex ou d'un smartphone, on constate un réel gain en vitesse de mise au point par rapport à un système d'autofocus à détection de contraste ou un système d'autofocus à corrélation de phase plus classique. La double fonction des photosites induite par le Dual Pixel AF provoque cependant des modifications dans la gestion de la montée en sensibilité ISO. Présent en plus grande quantité, le bruit numérique généré par les capteurs Dual Pixel engendre ainsi une sensation de piqué inférieure. Espérons donc que les prochains appareils photo et smartphones intégrant cette technologie puissent se prémunir de cet écueil.

Paul Nicoué

Rédacteur polymorphe. Chantre occasionnel de la photophonie, grand chambellan des accessoires photo et chevalier de l’ordre du degré Kelvin. Ses publications 

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