La photographie sur smartphone a fait de grands progrès ces dernières années, mais il existe une limite physique avec laquelle les fabricants ont toujours eu du mal : la plage dynamique des capteurs CMOS. Une nouvelle technologie (pour le monde des smartphones), appelée LOFIC, promet de changer les règles du jeu en capturant une plage dynamique énormément plus large en une seule exposition, nous en avons parlé dans une vidéo dédiée sur notre chaîne, voyons brièvement ce que c’est et pourquoi elle sera le protagoniste des prochaines années dans le monde mobile.
Petite poignée
Lorsqu’on cadre une scène avec des zones très lumineuses et des zones d’ombre, la couverture est forcément courte, il est difficile d’obtenir des détails et de la qualité dans les zones présentant de grandes différences d’éclairage. Le HDR a atténué le problème en combinant plusieurs prises de vue à différentes expositions, mais introduit des artefacts, des images fantômes sur les sujets en mouvement et un scintillement dans les vidéos, en particulier les vidéos de nuit avec des panneaux LED dans le cadre.
LOFIC a le potentiel d’être la solution définitive : il signifie Lateral Overflow Integration Capacitor, une technologie appliquée aux capteurs photographiques qui s’attaque au problème fondamental de la plage dynamique limitée des capteurs CMOS. L’idée de base est aussi élégante qu’efficace : combiner chaque photodiode (le pixel unique) avec un petit condensateur supplémentaire, capable de collecter les électrons en excès qui seraient normalement perdus lorsque le pixel atteint la saturation. En d’autres termes, là où un pixel traditionnel renvoie simplement du « blanc pur » parce qu’il a reçu trop de lumière, le condenseur LOFIC capture le surplus et le rend lisible, étendant efficacement la plage dynamique vers les hautes lumières sans sacrifier les informations dans les ombres.
L’avantage le plus important par rapport au HDR classique, généralement basé sur des techniques telles que le Dual Conversion Gain (DCG), est que tout se passe en une seule exposition. Il n’est plus nécessaire de fusionner plusieurs prises de vue, ce qui élimine les problèmes fondamentaux de ghosting sur les photos avec des sujets en mouvement et de scintillement dans les vidéos HDR, un défaut particulièrement évident dans les photos de nuit où les panneaux LED scintillent en raison des vitesses d’obturation rapides nécessaires pour éviter de brûler les hautes lumières. Le logiciel de traitement se retrouve ainsi avec toutes les informations nécessaires déjà dans une seule image, avec un énorme avantage tant en termes de qualité d’image que de charge de calcul.
La technologie n’est pas née hier : elle a été introduite par Panasonic au début des années 2000, avec des évolutions significatives montrées entre 2013 et 2016 lors de conférences comme l’ISSCC. En 2020, la division semi-conducteurs de Panasonic a été rachetée par Nuvoton Technology Corporation, une société taïwanaise qui détient toujours la propriété intellectuelle et poursuit son développement. Dans la vidéo, nous expliquons en détail son fonctionnement avec une explication visuelle et accessible, pour bien comprendre ce qui se passe à l’intérieur du capteur.
Qui l’utilise déjà et à quoi s’attendre dans les années à venir
Certains constructeurs ont déjà pris des mesures. Huawei a intégré un capteur LOFIC sur Pura 80 Ultra, tandis que Xiaomi l’a adopté sur toute la famille 17, du Pro au Pro Max jusqu’à Ultra, profitant des capteurs TheiaCel d’OmniVision. OmniVision elle-même fait partie des entreprises les plus actives dans ce domaine, et ce n’est pas un hasard : depuis 2023, elle intègre la technologie LOFIC dans les capteurs TheiaCel, dont le nom rappelle Theia, déesse grecque mère du soleil, de la lune et de l’aurore, en la combinant avec le DCG haute sensibilité pour maximiser la plage dynamique. La raison de cet engagement a un lien très concret avec le secteur automobile, où OmniVision est l’un des principaux fournisseurs de capteurs : les caméras pour la conduite autonome, les dashcams et les systèmes d’aide à la conduite nécessitent des capteurs capables de lire parfaitement les ombres et les hautes lumières dans toutes les conditions, sans marge d’erreur.
Quant au futur proche, Sony devrait introduire vers fin 2026 un capteur LOFIC destiné aux smartphones haut de gamme, potentiellement le modèle LYT-838. Samsung devrait disposer de son propre capteur LOFIC entre fin 2026 et début 2027, tandis qu’Apple développe en interne un capteur LOFIC de 100 mégapixels dont les débuts sont estimés entre 2027 et 2028.
Les premiers résultats sur smartphones, il faut le dire, ne sont pas encore à la hauteur des attentes : le matériel est là, mais le logiciel de traitement back-end est extrêmement complexe et demande encore beaucoup de raffinement, aussi bien pour les photos HDR que surtout pour les vidéos, notamment nocturnes. Une situation qui n’est pas sans rappeler les débuts de la photographie informatique, lorsque le potentiel était évident mais qu’il fallait du temps pour que les algorithmes atteignent la maturité matérielle. Cependant, lorsque tous les grands fabricants de capteurs et de smartphones convergent vers cette architecture, on peut raisonnablement s’attendre à une accélération très significative. Le LOFIC sera très probablement le nouveau champ de bataille haut de gamme dans les deux ou trois prochaines années, et vous savez désormais de quoi il s’agit.
