Révélation choc : La nouvelle patente d’Apple promet une révolution dans la technologie des capteurs photo !

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Apple explore une nouvelle technologie de capteur d’image capable de fournir jusqu’à 20 stops de plage dynamique, dépassant ainsi les performances de l’ARRI ALEXA 35 et se rapprochant de la plage dynamique de l’œil humain. Le brevet récemment publié, intitulé « Capteur d’image avec pixels empilés ayant une haute plage dynamique et un faible bruit », a été découvert par le Y.M.Cinema Magazine et dévoile les projets d’Apple pour un capteur de nouvelle génération rivalisant avec la plage dynamique des caméras de cinéma professionnelles actuelles.

Le brevet décrit une conception de capteur empilé promettant jusqu’à 20 stops de plage dynamique, ce qui représente le rapport entre les plus grandes et les plus petites valeurs de lumière pouvant être capturées simultanément sans perte de détail, mesuré en « stops », où chaque stop représente un doublement ou une réduction de la lumière.

Ainsi, une plage dynamique de 20 stops correspondrait à un rapport de contraste de 1,048,576:1 sans perte de lumière ou d’ombre dans une même image.

Une mesure complexe

En référence, bien qu’aucune spécification officielle de plage dynamique n’ait été publiée pour le capteur de l’iPhone 16 Pro Max, CineD a estimé la plage dynamique de l’iPhone 15 Pro Max 24mm selon trois techniques différentes : test de forme d’onde, IMATEST et test de latitude.

Les résultats indiquent que :

“La forme d’onde montre environ 11 stops au-dessus du bruit de fond. Il n’existe presque pas de bruit de fond — tout est super propre, ce qui suggère une réduction massive du bruit interne.”

Et

À ISO55 : “Nous obtenons 12 stops de plage dynamique dans l’iPhone 15 Pro Max pour un rapport signal sur bruit (SNR) de 1, et les mêmes 12 stops pour un SNR de 2. Cela indique un traitement du bruit excessif pour qu’IMATEST soit capable d’un résultat significatif.”

À ISO1200 : “IMATEST calcule 13.4 stops à SNR = 2 et 13.4 stops à SNR = 1.”

À ISO55 “Nous avons 5 stops de latitude d’exposition (3 au-dessus et 2 en dessous). Cela est en réalité de 2, voire 3 stops en dessous de la gamme actuelle des caméras APS-C ou plein format. Comparé à l’ARRI Alexa Mini LF, il est 5 stops moins performant. Et par rapport à l’Alexa 35, la différence est même de sept stops.

En moyenne, la plage dynamique instantanée de l’œil humain se situe autour de 10 à 14 stops, atteignant 20 à 30 stops après ajustements pupillaires et rétiniens.

Une approche à deux couches pour de nouvelles catégories de produits

Bien qu’Apple ait longtemps compté sur Sony pour ses capteurs d’appareil photo, ce brevet suggère que l’entreprise envisage quelque chose de beaucoup plus ambitieux en interne. 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 déroule le traitement, incluant une suppression de bruit intégrée.

Comme l’indique le Y.M.Cinema Magazine, cette disposition empilée n’est pas entièrement nouvelle dans l’industrie. Sony utilise un concept semblable. Cependant, l’approche d’Apple propose plusieurs innovations :

• Premièrement, elle intègre 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 comprend son propre circuit mémoire, mesurant et annulant le bruit thermique en temps réel, éliminant ainsi le besoin de traitements de nettoyage après coup. Fait intéressant, Apple réalise cela avec une structure de pixel à trois transistors (3T), plutôt qu’avec la plus complexe et moins sujette au bruit 4T.

En empilant le capteur sur une puce, Apple ajoute essentiellement un obturateur discret pour chaque pixel, traitant l’image pour la réduction de bruit avant même qu’elle ne quitte le die.

Que signifie tout cela pour les produits ?

Si ce capteur est intégré dans un produit commercial, il pourrait permettre à Apple de distancer non seulement ses concurrents dans le secteur des smartphones, mais aussi des fabricants de caméras professionnels comme Sony, Canon ou RED sur certains critères clés.

En intégrant le Neural Engine et d’autres astuces rendues possibles par l’intégration étroite de matériel et de logiciels d’Apple, il ne serait pas surprenant de voir Apple développer des caméras professionnelles complètes au-delà de l’iPhone, après l’expérience qu’ils ont acquise avec le projet de film “F1 The Movie”.

Voici ce que le Y.M.Cinema Magazine anticipe comme innovations possibles :

Si cette technologie est mise en œuvre — peut-être dans un futur iPhone 17 Pro ou Apple Vision Pro 2 — cela pourrait permettre :

• Un HDR cinématographique sur des appareils mobiles.
• Une capture vidéo en temps réel sans bruit.
• Une imagerie de qualité professionnelle dans des formats ultra-fins avec une très haute plage dynamique (20 stops de plage dynamique).

Et

La plage dynamique et le bruit sont les deux principaux facteurs limitants de l’imagerie numérique. Un capteur mobile ou compact offrant 20 stops de plage dynamique et une suppression avancée du bruit sur puce ne serait pas seulement une amélioration — c’est une véritable disruption.

Cela pourrait avoir un impact sur :

• La cinématographie mobile.
• Le contenu en streaming HDR.
• La fidélité visuelle AR/VR.
• Et même sur les kits de cinéma professionnels où compacité et qualité doivent coexister.

Des brevets à prendre avec précaution

Bien que ces avancées soient prometteuses, un brevet ne garantit pas l’aboutissement d’un produit. Apple a enregistré de nombreux brevets pour des technologies qui n’ont jamais vu le jour. Il est donc difficile de s’attendre à voir ces innovations sur le marché dans un avenir proche.

Les commentaires sur le article d’origine du Y.M.Cinema Magazine et sur Reddit soulignent également de nombreuses questions techniques qui restent sans réponse, certaines frôlant ce qui est scientifiquement possible. Les passionnés de photographie portent un intérêt particulier à ces détails, ce qui rend leur scepticisme légitime et bénéfique pour apporter une perspective enrichie.

Il est néanmoins fascinant de voir qu’Apple explore ses compétences en matière de fabrication de puces et envisage d’autres domaines d’application.

Quelle est la portée dynamique d’un capteur d’image?

Un capteur d’image peut atteindre jusqu’à 20 stops de portée dynamique, surpassant les capacités des caméras professionnelles actuelles.

Comment Apple envisage-t-il l’avenir de ses capteurs d’image?

Apple pourrait développer des capteurs permettant une capture vidéo sans bruit en temps réel et une qualité d’image professionnelle dans des formats ultra-minces.

Qu’est-ce qui distingue le nouveau capteur d’image d’Apple?

Le capteur comporte une architecture à deux couches, intégrant un circuit de mémoire qui élimine le bruit thermique en temps réel, ce qui n’est pas courant dans l’industrie.

Pourquoi est-il important de prendre les brevets avec prudence?

Un brevet ne garantit pas la commercialisation d’une technologie; Apple a déjà enregistré des brevets qui n’ont jamais été réalisés.