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Les mobiles tentent de rivaliser avec les appareils photo

Publié le

Enquête

Technologies

Image numérique

LES MOBILES TENTENT DE RIVALISER AVEC LES APPAREILS PHOTO

Pour réaliser des photos de qualité, les téléphones mobiles doivent améliorer résolution et sensibilité à la lumière. Deux technologies concurrentes sont en lice : les capteurs CMOS et leur alter ego CCD. Rien n'est encore joué.



Les téléphones portables ne veulent plus rougir de leurs performances. L'opérateur japonais NTT DoCoMo commercialisera à la mi-mai des modèles Sharp, Fujitsu et Sony Ericsson capables de prendre des photos avec une qualité d'image inégalée. Leur résolution dépassera le million de pixels, soit trois fois plus que les produits actuellement disponibles. " Les photos des premiers portables étaient de médiocre qualité, voire floues. Avec le niveau de résolution actuel, il devient possible de faire des tirages papier de ses clichés ", indique Jan Johannesson, spécialiste des technologies mobiles pour le cabinet suédois Northstream. Cette avancée devrait amplifier la vague qui s'apprête à déferler sur l'Europe. En mars, le britannique Vodafone annonçait avoir écoulé, en moins de cinq mois, 1 million de mobiles dotés de la fonction photo. En 2002, les appareils de ce type représentaient moins de 20 millions d'unités sur les 420 millions vendues dans le monde. En 2008, les cabinets d'études estiment qu'un téléphone sur deux pourrait être équipé d'un module photo. Encore faut-il que la technologie s'améliore. Les premiers produits lancés en Europe restent encombrants. Les modèles de Nokia sont très volumineux et déforment les poches ; et le T68i, de Sony Ericsson, nécessite un module externe pour la prise de photos ! " Pour que le succès soit au rendez-vous, l'intégration de la fonction photo ne doit pas se faire au détriment de l'encombrement ni de l'autonomie du téléphone ", explique François Fortun, responsable marketing pour la division semi-conducteurs de Motorola en Europe. " Le service doit être facile et immédiat, sinon le grand public ne s'en servira pas ", ajoute un porte-parole d'Orange. La miniaturisation est la seule voie pour faire entrer la fonction photo dans le mobile. Aujourd'hui, des fabricants comme Sharp, Sanyo, STMicroelectronics, National Semiconductor ou Motorola sont capables d'intégrer un module photo dans un espace plus petit qu'un dé de 1 centimètre de côté. " En un an, l'encombrement a été réduit de l'ordre de 40 % pour un même niveau de résolution. A terme, on pense faire tenir le module dans un volume de 0,4 centimètre cube ", estime Philippe Quinio, responsable marketing de la division imagerie de STMicroelectronics.

Des pixels réduits à quelques microns

Pour atteindre une telle performance, les efforts des industriels ont porté sur l'amélioration du capteur numérique, qui, associé à une lentille, forme le module d'appareil photo. La lentille fait converger la lumière vers le capteur, constitué lui-même d'une matrice de points appelés pixels. Cette matrice est quadrillée de photodiodes chargées de convertir la lumière reçue par chaque pixel en courant électrique. Or les industriels atteignent des tailles de pixels de plus en plus petites. Les plus avancés proposent des pixels de 3,2 microns (millionièmes de mètre) de côté, contre plus de 7 microns il y a quatre ans ! Il devient donc possible d'augmenter la densité de pixels sur une même surface. D'où les améliorations en terme de finesse d'image. Les premiers téléphones-appareils photo permettaient de réaliser des images de 100 000 pixels, contre 320 000 pour les appareils actuels et 1 à 1,3 million de pixels pour ceux qui sortiront sous peu sur le marché japonais. Point de passage obligé pour gagner encore en qualité : l'augmentation de la sensibilité à la lumière des modules d'appareils photo. Deux technologies sont en compétition, le CMOS (" complementary metal-oxide semiconductor ") et le CCD (" charge-coupled device "). Leur principale différence tient dans l'architecture électronique qui traite le signal reçu par le pixel. Dans le cas du CMOS, l'électronique est située au niveau du pixel lui-même afin de permettre un traitement individualisé ; dans le cas du CCD, elle est placée en dehors de la zone photoréceptrice du capteur et traite successivement chaque ligne de pixels (voir le schéma). " L'architecture CCD favorise grandement la sensibilité à la lumière ", indique Martin Lefébure, directeur de la R & D de Realeyes3D, société qui édite des logiciels de traitement d'image pour portables. Chaque technologie a, on le voit, des avantages et des faiblesses très marqués. Grâce à sa sensibilité supérieure, le CCD permet de prendre des photos même dans des conditions de faible luminosité. " L'avantage au niveau de la profondeur de champ ou du rendu des couleurs en environnement sombre saute aux yeux ", souligne le fabricant Sagem. Mais le CCD réduit l'autonomie du téléphone. " La consommation augmente avec le nombre de pixels. Cette technologie est très pénalisante lorsque l'on travaille avec de grandes résolutions. Pour 1 million de pixels, on estime que le CCD consomme trois fois plus que le CMOS ", explique Philippe Quinio. Issue des technologies des semi-conducteurs, l'architecture CMOS est plus intégrée et moins coûteuse. Ainsi une seule source d'alimentation lui suffit, contre trois à son équivalent CCD. Cependant la qualité de l'image n'est pas toujours au rendez-vous.

Les innovations fusent

Chaque technologie cherche à réduire ses faiblesses : le prix et la consommation en énergie pour le CCD ; la sensibilité pour le CMOS. Et les innovations fusent d'un côté comme de l'autre. Ainsi National Semiconductor a déposé sur son capteur un vernis qui agit à la façon d'une microloupe. " Ce procédé permet à chaque pixel de récupérer environ 30 % de lumière supplémentaires ", estime Thierry Lenormand, directeur général de la filiale française. Toshiba, de son côté, a lancé en février un capteur sensible dès 3 lux de luminosité (en comparaison, celle d'un clair de lune est de 0,2 lux). Toutefois, la piste la plus prometteuse revient à Sharp. Le fabricant japonais a développé une nouvelle technologie basée sur des algorithmes qui améliorent fortement la sensibilité d'un capteur CMOS. Son module peut ainsi travailler sur une plage de valeurs de luminosité variant de 0,01 à 100 000 lux, soit dans des conditions extrêmes de contraste. " On peut ainsi saisir sur un même cliché des objets très éclairés et d'autres plongés dans l'obscurité ", explique-t-on chez Sharp. Ce qui permet de distinguer sur un même cliché les voitures à l'intérieur d'un tunnel et celles qui en sont sorties. Mais Le CCD n'est pas en reste. Sanyo a annoncé un capteur basé sur une alimentation unique, contre trois au minimum pour la génération précédente. Aujourd'hui, la technologie CCD représente la majorité des ventes de modules appareils photo. Les fabricants japonais ont en effet misé sur celle-ci pour équiper les premiers portables affichant 1 million de pixels. En revanche, Nokia, le numéro 1 mondial des terminaux, a fait le choix du CMOS. Du moins pour ses premiers modèles. Car sur ce marché, évalué à 50 millions d'unités en 2003, rien n'est encore joué.



LES TROIS CONTRAINTES DES MODULES PHOTO

La taille
: le module appareil photo du téléphone mobile doit tenir dans moins de 1 centimètre cube.

Le coût unitaire de production : le prix doit rester sous la barre des 15 euros.

La résolution : 1 million de pixels contre 2 à 3 millions pour les appareils photo numériques.








 

 

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