Quelle est la différence entre le zoom numérique et le zoom optique?

Le zoom, une caractéristique omniprésente des appareils photo, est souvent présenté de manière simplifiée par les campagnes publicitaires. Les géants de la téléphonie mobile, tels que Samsung, mettent en avant des zooms allant de 10x à des niveaux impressionnants comme 50x, voire 100x. Mais ces chiffres reflètent-ils la réalité ? Examinons de plus près les différences fondamentales entre le zoom optique et le zoom numérique.

Comprendre le Concept de Zoom

Qu'implique réellement le terme "zoom" et que signifie un zoom 5x ou 10x ? D'un point de vue de l'optique physique, le concept de "zoom" tel qu'il est couramment compris est quelque peu trompeur.

Le grossissement d'un objectif, c'est-à-dire sa capacité à rapprocher les objets éloignés, est déterminé par sa distance focale et le champ de vision résultant. Une distance focale plus longue, par rapport à la taille du capteur d'image, implique un champ de vision plus étroit, ce qui donne l'impression que les objets distants sont plus proches qu'ils ne le seraient avec une distance focale plus courte.

En raison de divers facteurs, les objectifs ne sont pas commercialisés en fonction de leur grossissement, mais plutôt en fonction de leur distance focale.

Par exemple, le marketing de l'objectif grand-angle du Huawei P40 Pro mentionne un zoom optique de 0,6x.

Le terme "zoom", tel que nous l'utilisons habituellement, est en réalité un concept marketing popularisé par les appareils photo compacts. Initialement, il représentait le rapport entre les distances focales la plus courte et la plus longue d'un objectif. Ainsi, un objectif 10-100 mm était considéré comme ayant un zoom 10x, tandis qu'un objectif 25-100 mm avait un zoom 4x. Il est donc crucial de comprendre qu'un objectif avec un zoom 10x ne rendait pas nécessairement les objets 10 fois plus grands.

Les fabricants de smartphones adoptent une approche légèrement différente en matière de zoom. Un zoom 1x est généralement accepté comme le champ de vision de l'objectif principal. Les smartphones tels que l'iPhone 11 Pro intègrent un objectif encore plus large, le désignant comme un zoom 0,5x au lieu de réinitialiser 1x au nouvel angle le plus large.

Contrairement aux appareils photo compacts, cela signifie que vous pouvez vous attendre à un grossissement approximatif similaire sur différents smartphones avec un zoom annoncé de 10x.

Le Huawei P40 Pro est également équipé d'un objectif périscopique avec un zoom optique de 5x.

Pour approfondir le sujet, vous pouvez consulter cet article qui explique comment les spécifications de zoom sont calculées. Ce qu'il faut retenir, c'est que le "zoom" est un terme qui dépend de la distance focale de l'objectif et de la taille du capteur, et qu'il est parfois éloigné de la réalité.

Alors, quelle est la distinction fondamentale entre le zoom optique et le zoom réel (j'utiliserai ce terme pour des raisons de commodité, mais ce que je veux dire, c'est "grossissement apparent" ou "champ de vision relatif plus étroit") ?

Le Mécanisme du Zoom Optique

Le zoom optique se produit lorsque les propriétés physiques d'un objectif permettent de véritablement agrandir les objets éloignés. Un télescope, par exemple, fonctionne grâce au zoom optique. En l'observant à travers un télescope, la lune apparaît plus grande. Il n'y a pas de perte de qualité ; les objets sont simplement plus proches.

Le zoom optique est obtenu grâce à des objectifs à longue distance focale, par rapport à la taille du capteur de l'appareil photo. Un long téléobjectif pour un reflex numérique, comme ceux utilisés par les photographes sportifs, a une distance focale comprise entre 500 et 1000 mm. C'est ce qui explique leur poids considérable.

Sur des appareils photo plus compacts, la distance focale peut être plus courte. Les appareils photo compacts peuvent obtenir un zoom optique de qualité avec des objectifs de 100 mm. Bien qu'ils soient toujours relativement volumineux, ils sont beaucoup plus petits que les téléobjectifs utilisés dans les événements sportifs.

Dans les smartphones, les fabricants ont commencé à intégrer des objectifs périscopiques pour améliorer le zoom optique. Ils ont réussi à intégrer des zooms 5x (ce qui équivaut approximativement au grossissement d'un objectif de 100 mm sur un reflex numérique, donc un résultat plutôt impressionnant) dans leurs téléphones phares, sans augmenter leur épaisseur. Il s'agit d'une avancée technologique significative.

Cependant, 5x est loin de 100x. Alors, comment les fabricants parviennent-ils à atteindre ces niveaux avec leurs affirmations marketing ?

Le Fonctionnement du Zoom Numérique

Comme nous l'avons mentionné précédemment, le concept de "zoom" est quelque peu ambigu. Le zoom numérique exploite cette imprécision. En substance, il s'agit d'un recadrage d'une photo pour donner l'impression que les objets sont plus grands. Aucune information supplémentaire n'est capturée.

Prenons l'exemple d'une photo prise avec un iPhone Xs, qui possède un zoom optique 2x et un zoom numérique 10x. La photo agrandie présente une résolution nettement inférieure.

C'est là le principal inconvénient du zoom numérique : alors que le zoom optique offre un grossissement sans perte de qualité, le zoom numérique entraîne une dégradation de l'image. Plus vous zoomez, plus la qualité se détériore.

Des Améliorations en Vue

Le zoom numérique a néanmoins fait des progrès. Le zoom optique est coûteux, tant en termes de production que de compromis nécessaires pour son intégration dans un smartphone. Les objectifs périscopiques sont une technologie relativement nouvelle (du moins dans les smartphones), et des améliorations sont encore possibles.

Les fabricants de smartphones ont recours aux astuces suivantes pour améliorer le zoom numérique et minimiser la perte de qualité :

Des niveaux élevés de zoom numérique ne sont cependant pas possibles sans un certain niveau de zoom optique. Ces zooms impressionnants de 50x et 100x ne sont réalisables que parce qu'ils sont un hybride de zoom optique et numérique. L'objectif optique prend en charge une grande partie du travail, tandis que les techniques numériques fournissent un grossissement plus important.

Bien que Samsung puisse être accusé de gonfler ses chiffres de zoom, il est indéniable que des progrès significatifs ont été réalisés dans la technologie des verres, ce qui justifie en partie l'engouement autour de ces fonctionnalités.

Optimiser l'Utilisation du Zoom

L'importance accordée au zoom des appareils photo sur les smartphones est un sujet intéressant. Cependant, il arrive un moment où cela devient excessif.

Un objectif avec un zoom optique de 5x ou même 10x offre de nombreuses possibilités de prise de vue intéressantes. Cela rend également les appareils photo dédiés encore plus considérés comme un luxe. Avec ce type de zoom, vous pouvez photographier vos enfants lors d'activités sportives, la faune dans votre jardin, et tout ce dont vous ne pouvez pas vous rapprocher physiquement.

Bien que le zoom numérique ne soit pas en soi une mauvaise chose (surtout lorsqu'il est utilisé avec modération), il y a certains inconvénients à trop zoomer. Il y a bien sûr une perte de qualité d'image, mais aussi une difficulté accrue à prendre des photos réussies.

Avec un zoom de 20x ou 30x (ce qui équivaut à peu près à un objectif de 1000 mm sur un reflex numérique), vous devez tenir votre téléphone incroyablement immobile pour obtenir une image nette. Le moindre tremblement entraînera une photo floue, et le sujet que vous tentez de photographier pourrait sortir du cadre.

Cela suppose également que vous photographiez dans de bonnes conditions d'éclairage. En basse lumière, vous aurez besoin d'un trépied pour votre smartphone afin d'obtenir des photos nettes.

Il semble que les fabricants de smartphones vont continuer à rivaliser avec des chiffres de zoom toujours plus élevés. Assurez-vous simplement de vérifier systématiquement le niveau de zoom optique sous-jacent, car c'est lui qui compte vraiment.