Xiaomi Mi 11 Ultra, Galaxy S21 Ultra ou iPhone 12 Pro Max : découvrez notre comparatif photo
Avec son Xiaomi Mi 11 Ultra, le constructeur chinois a voulu frapper fort en proposant un smartphone doté d'un grand capteur photo -- pour un smartphone -- au format 1/1,2 pouce. Mais est-ce suffisant pour concurrencer les deux photophones de référence du marché, le Samsung Galaxy S21 Ultra et l'iPhone 12 Pro Max ? On va voir tout ça ensemble.
Trois appareils aux caractéristiques très différentes
Les années se suivent et se ressemblent et, si les ingénieurs n'en finissent pas de jongler et flirter avec les limites de la physique optique et de l'électronique, force est de constater que les services marketing ne font pas preuve de la même inspiration avec des arguments qui sentent bon le réchauffé. Dans sa communication, Apple ne se mouille pas trop, se contentant de se comparer à lui-même tout en sous-entendant que, de toute manière, être meilleur que ce qui était déjà le meilleur (d'après eux-mêmes), c'est l'évidence. Pas besoin de s'embarrasser alors d'une fiche technique trop précise, ce serait terriblement vulgaire.
Samsung, guère plus modeste, vante son « appareil photo parfaitement intégré » à même de « révolutionner la photographie » en prenant des « photos à couper le souffle », à grand renfort de mégapixels (108, pour être précis).
Mais au jeu du melon (un peu en avance pour la saison), Xiaomi sort l'artillerie lourde et n'y va pas avec le dos de la cuillère. Et voilà que ça tartine à grands coups de truelle et d'hyperboles, pour n’annoncer rien de moins que « le début d'une nouvelle ère », où un « nouveau sommet de la photographie » sera atteint grâce au « nouveau capteur GN2 super grand format » qui n'est qu'un des « trois capteurs prodigieux ». Mazette, on ne se refuse rien ! Vivement 2022 où, à n'en pas douter, nous toucherons enfin du doigt l'Olympe de la photographie après que nous a été promis non plus la Lune, mais Mars (allez, Alpha du Centaure, soyons ambitieux) !
Trêve de taquinerie, nous avons donc décidé de confronter ces trois smartphones et, plus particulièrement, leur module principal. S'ils ont pour point commun de promettre beaucoup, en des termes grandiloquents, ils incarnent surtout chacun trois orientations distinctes (mais pas incompatibles) et très représentatives de l'évolution de la technologie photographique embarquée dans les smartphones :
Xiaomi joue donc à fond la carte de la taille, avec son capteur Type 1/1,2", le plus grand dans un smartphone actuellement commercialisé, mais pas le plus grand de l'histoire. Le Nokia 808 Pureview en possédait déjà un de cette dimension en 2012 et, depuis 2014, feu le Panasonic Lumix CM1 détient le record, ni égalé, ni dépassé, avec son capteur Type 1" (soit 36 % plus grand que celui du Xiaomi Mi 11 Ultra). Cette voie est on ne peut plus intéressante puisqu'elle permet d'augmenter la définition sans trop réduire la taille des photosites (et donc leurs sensibilités lumineuse et spectrale). En conservant une définition raisonnable (disons, autour de 20 Mpx), elle permettrait aussi de franchement se démarquer en très haute sensibilité, avec de « gros » photosites, option que n'a toutefois pas retenue le constructeur chinois. Cependant, à terme, les grands capteurs complexifieront également la conception optique en exigeant des lentilles forcément plus grandes, plus épaisses, et donc des modules plus encombrants. On n'a rien sans rien, surtout en photographie.
Samsung, numéro deux mondial des capteurs (très loin derrière Sony), n'a pas équipé son vaisseau amiral d'un très grand capteur. Quoique, dans les faits, l'ISOCELL GN2 Type 1/1,2" du Xiaomi Mi 11 Ultra n'est que 23 % plus grand que l'ISOCELL HM3 Type 1/1,33" du Galaxy S21 Ultra 5 G. Par contre, le smartphone coréen balance des pixels à tour de bras : 108 millions pour être exact. Plus de pixels, moins de place : logiquement, la résolution est plus importante, donc le pouvoir résolvant plus élevé, mais pour cela il faut se contenter de photosites de 0,8 micron (soit 800 nanomètres) de large, contre 1,4 micron (soit 1400 nanomètres) sur le Xiaomi. En termes de surface de captation, c'est trois fois plus petit. Pas étonnant alors que le Coréen ait recours à une technologie baptisée « nonapixel », qui n'est rien d'autre que du pixel binning sauce maison. Le capteur regroupe donc les informations par blocs de 9 photosites/pixels, pour obtenir une définition utile de « seulement » 12 mégapixels. Tout de suite, ça fait moins rêver. Nous y reviendrons.
Apple, de son côté, est le seul de nos trois concurrents à recourir à un capteur signé Sony. Pardon, « personnalisé spécifiquement par Sony ». Le sur-mesure, c'est tellement chic, qu'il n'y a pas besoin de préciser la taille du dit capteur (une fois de plus, c'est vulgaire). Cupertino préfère valoriser l'individu, et plus particulièrement la taille de chaque photosite : 1,7 micron de large. Les plus grands parmi nos trois smartphones du jour, et plus précisément 47 % plus grands que ceux du Xiaomi, donc quasiment quatre fois et demie plus grands que ceux du Samsung. Il faut sortir la règle de trois et Pythagore pour calculer la taille du capteur. Sachant qu'un iPhone 12 Pro Max est capable de délivrer des images en pleine définition de 4032 x 3024 pixels, cela nous fait donc théoriquement un capteur principal de 6,85 mm de largeur pour 5,14 mm de haut, soit une diagonale de 8,32 mm, ce qui correspondrait à peu près à du 1/2". Sauf qu'il semblerait que l'iPhone 12 Pro Max soit équipé d'un capteur encore plus petit que cela ! Bref, qu'il y ait une entourloupe algorithmique quelque part ou non, l'iPhone a donc le plus petit capteur des trois. Et aussi le moins défini. Mais Apple a aussi la plus longue expérience en termes de traitement d'image et d'algorithme, et c'est bien avec cet atout que le Californien compte rabattre le caquet à ses rivaux asiatiques.
Des résultats peu prévisibles sur smartphones
Ce qui est bien avec la photographie, c'est qu'avec quelques données qui relèvent de l'optique et de la sensitométrie, il est à peu près possible, de manière fiable, de déterminer le comportement de tel ou tel appareil. Mais ça, c'était avant que les smartphones ne viennent semer la zizanie à grand renfort de prothèses algorithmiques. Il n'en demeure pas moins que, sur la base des fiches techniques de leur module principal, nous devrions normalement obtenir ceci de la part de chacun des trois compétiteurs du jour :
Avec son capteur photo plus grand, le Xiaomi devrait fournir la plus faible profondeur de champ et une transition du net vers le flou plus douce. Même s'il n'a pas les plus grands photosites, il devrait cependant largement mieux s'en sortir que le Samsung en basses lumières.
Avec son capteur photo plus défini, le Samsung devrait, par conditions de bonne luminosité, délivrer les images les plus précises… pour peu que vous photographiiez en pleine définition, c'est-à-dire à 108 Mpx. Avec ses photosites de seulement 0,8 µm, son capteur se rapproche dangereusement de la limite physique du spectre visible, mais il y a des risques malgré tout que les teintes rouges soient mal restituées. Deux options : soit, par un jeu de décalage du spectre, les rouges sont artificiellement renforcés ; soit l'algorithme passe complètement au-dessus et prend le parti de délivrer des images plus froides (puisqu'il y a le risque qu'elles contiennent moins de rouge).
L'iPhone est quant à lui imprédictible. Sur le papier, il part certes avec le plus petit capteur, mais il offre également la focale de base la plus longue (équivalent 26 mm) et la plus lumineuse (f/1,6 contre respectivement f/1,95 et f/1,8 pour le Xiaomi et le Samsung), donc en termes de faible profondeur de champ cela devrait s'équilibrer. En basses lumières, ses photosites plus grands devraient l'avantager, mais, ayant la définition la plus faible (et de très loin), il ne peut compter que sur ses algorithmes pour aller restituer les plus fins détails.
Les capteurs seuls cependant ne suffisent pas. Sur un smartphone, il faut considérer le tout formé avec l'objectif. Si nous mettons de côté focales équivalentes et ouvertures maximales annoncées (d'ailleurs le f/1,95 de Xiaomi est tellement proche de f/2 d'un point de vue photométrique que ça empeste le marketing), les constructeurs ne nous racontent pas grand-chose. Apple se targue d'un bloc optique à 7 éléments (comprendre 7 lentilles), mais, en soit, cela ne veut absolument rien dire tant que la formule n'est pas précisée, ni la composition de ces lentilles (asphérique, à faible dispersion, à haut indice de réfraction, en verre minéral ou en polycarbonate, quel traitement de surface ?) Surtout, et particulièrement dans le monde des smartphones, les qualités de la formule optique comptent finalement moins que l'aptitude de l'algorithme de traitement d'image à en corriger les défauts : vignettage, distorsion, diffraction, aberrations chromatiques, aberrations géométriques, etc. Même si nos trois concurrents sont capables de photographier en RAW (et plus particulièrement en DNG, ce qu'il faut saluer), impossible de dire à quel point ce dernier est traficoté.
Bref, en ce qui concerne la partie optique, il ne s'agit globalement que de spéculations. Toutefois, et c'est le plus important, nous sommes en droit d'attendre de ces trois terminaux, compte tenu de leur niveau de sophistication, les qualités suivantes, qu'elles soient dues à un bloc optique bien conçu ou des algorithmes efficaces : un vignettage nul (ou au moins très bien corrigé), une distorsion nulle (ou imperceptible) et des aberrations chromatiques nulles (ou au moins presque totalement éradiquées). Soit, en d'autres termes : des coins qui ne sont pas plus sombres que le centre, des lignes droites qui ne courbent pas sur les bords, et l'absence de franges colorées dans les zones très détaillées ou de fort contraste.
Tous ces pronostics et hypothèses, nous allons donc les vérifier dès à présent. D'abord sur une scène test, avec un éclairage constant, appareils sur trépied, avec retardateur. Cela permet de reproduire, dans des conditions de prise de vue strictement identiques, des images directement comparables dont les variations seraient seulement dues aux qualités et faiblesses intrinsèques de chaque appareil. Dans un second temps, nous allons les confronter au monde réel, avec ses lumières changeantes et sujets mobiles, afin de confirmer si les tendances relevées en laboratoire se confirment (ou non). Et comme nous sommes sympas, nous n'allons rien vous divulgâcher.
Le test face à une scène photo identique
Comme nous ne disposons pas de laboratoire avec mire calibrée, il a donc fallu en improviser une, avec quelques éléments du quotidien : une charte colorée pour constater la fidélité colorimétrique et les variations d'un smartphone à l'autre, un billet de banque pour observer l'aptitude à restituer les fins détails, des objets métalliques pour observer d'éventuelles bavures de lumière, des objets sombres, des objets clairs, des objets mats, des objets brillants, un peu de textile, un peu de verdure, et des bibelots qui trainaient dans les tiroirs.
Les smartphones sont installés sur trépied, toujours à la même distance de la scène. Les prises de vue se font à l'aide du retardateur (pour éviter les tremblements). Les photos sont prises avec l'application « Appareil photo » installée de base. Les trois smartphones bénéficient chacun de la dernière version du firmware disponible le jour du test : 12.0.6.0 (RKAEUXM) pour le Xiaomi Mi 11 Ultra, G998BXU2AUC8 pour le Samsung Galaxy S21 Ultra 5G et iOS 14.5.1 pour l'Apple iPhone 12 Pro Max.
Lorsque cela est possible, les images sont capturées en JPEG dans la définition standard, en JPEG dans la définition maximale, en RAW et, sur le Xiaomi et le Samsung, à chaque sensibilité disponible (l'iPhone n'offre pas cette option). La balance des blancs est laissée en automatique. Le smartphone gère lui-même la vitesse et l'ouverture. Le flash est désactivé et la mise au point a été faite au centre, sur la palette Color Checker. N'ayant pas de luxmètre sous la main, nous ne saurions vous dire quelle est l'intensité lumineuse de l'éclairage utilisé, mais celle-ci est la même pour tous les smartphones, en tests « plein jour » et « faible luminosité », ce qui est le plus important.
Xiaomi Mi 11 Ultra : montée en sensibilité en "plein jour", JPEG et mode 12 Mpx
D'emblée, le Xiaomi se démarque sur un point : il est le seul à proposer une sensibilité maximale allant jusqu'à 12 800 ISO. Merci au « grand » capteur ! Par contre, soyez bien conscient que cette valeur ultime est surtout là pour la frime tant le lissage et le bruit chromatique sont violents. Dans les faits, c'est absolument inutilisable, et il vaut mieux ne pas s'aventurer au-delà de 1600 ISO, voire 3200 ISO si vous voulez convertir votre image en noir et blanc. Toutefois, pour un smartphone, la performance est à saluer, ne crachons pas dans la soupe !
À 12 Mpx, à 50 ISO, le rendu est tout à fait satisfaisant en termes de détails et la plus faible profondeur de champ induite par le plus grand capteur se distingue, notamment avec le bracelet doré légèrement flou (c'est bel et bien du flou de profondeur de champ) et la couverture du livre. L'image est plutôt chaude et dense (sombre), mais l'appareil est capable de préserver des informations dans les ombres (voir le détail du billet de banque entre les pellicules Kodak et Ilford).
Xiaomi Mi 11 Ultra : montée en sensibilité en "plein jour", JPEG et mode "Ultra HD 50 Mpx"
C'est en pleine définition, avec ses 50 millions de pixels, que le Xiaomi prend tout son sens.
Le comportement en montant en sensibilité est le même qu'en 12 Mpx : très satisfaisant jusqu'à 1600 ISO, acceptable à 3200 ISO, et à fuir aux deux plus hauts crans. L'objectif quant à lui s'en sort étonnamment bien, même s'il accuse quelques faiblesses : sur la charte colorée, l'écriture blanche sur fond noir est baveuse, halos que l'on retrouve dans d'autres zones de fort contraste. Mais rien de dramatique dans la vie réelle. L'effet de profondeur de champ est encore plus marqué qu'en 12 Mpx, ce qui pourra se révéler fort appréciable dans de nombreuses circonstances.
Xiaomi Mi 11 Ultra : du RAW au JPEG
De manière surprenante, si le RAW est bien disponible sur le terminal chinois, il ne l'est pas en pleine définition, mais seulement en 12 Mpx. Une comparaison du RAW et du JPEG correspondant révèle que le smartphone a tendance à légèrement surexposer à la prise de vue, afin de capturer les détails dans les ombres, puis à appliquer une sous-exposition lors de la conversion JPEG. Une stratégie intelligente, plutôt bien adaptée aux petits capteurs de smartphones, et qui explique comment le Mi 11 Ultra parvient à monter aussi haut sans défaillir… jusqu'à un certain point. En effet, au-delà de 1600 ISO en JPEG, la sensibilité est purement simulée : en vrai, l'appareil shoote un RAW à 2500/3200 ISO environ à partir duquel il extrapole du 3200 ISO, 6400 ISO ou 12 800 ISO. Au passage, cela permet aussi de réaliser que les couleurs sont violemment corrigées, pour ne pas dire sauvées, par l'algorithme de traitement d'image, ce qui laisse à penser que si, d'un point de vue hardware, ce capteur est bien né, il n'est pas encore complètement exploité à son plein potentiel. Voilà de quoi entrevoir de savoureuses mises à jour du firmware.
Ci-après, nous vous proposons donc de comparer les images en RAW et JPEG issues du téléphone, à trois sensibilités : 50 ISO (la plus faible), 800 ISO (qui sera fréquemment utilisée par temps nuageux) et 6400 ISO (pour constater l'horreur).
Xiaomi Mi 11 Ultra : montée en sensibilité par faible luminosité, en JPEG 12 Mpx
C'est normalement dans cet exercice que le Xiaomi est vraiment censé se démarquer. Nous n'avons pas affiché les sensibilités inférieures à 400 ISO, le smartphone sous-exposant car incapable de descendre en dessous du 1/10s en mode « Pro » (il faut passer par le mode nuit illustré ci-dessous). Et force est de reconnaître que les résultats obtenus sont bluffants !
Certes, les 12 800 ISO et 6400 ISO sont toujours extrapolés d'une capture à 3200 ISO, mais ils sont bien plus propres que dans la situation précédente simulant des clichés en « plein jour » (de toute manière, qui photographie à 6400 ISO en plein jour ?) Sans toutefois atteindre la qualité d'un APN à capteur beaucoup plus grand, obtenir des résultats aussi satisfaisants avec un smartphone est vraiment surprenant, dans le très bon sens du terme. Nous noterons toutefois un moutonnement bien présent, mais pas dérangeant, et une image légèrement verdâtre qui ne conviendra pas forcément aux portraits de nuit -- un conseil, convertissez vos images en noir et blanc pour vous en débarrasser.
Le mode « Nuit », quant à lui, nécessite le recours à un trépied puisqu'il capture plusieurs images qui sont recombinées afin d'éliminer le bruit. Il sort des images JPEG de 12 Mpx, mais, en vrai, si vous utilisez un trépied, vous pouvez tout aussi bien utiliser le mode 50 millions de pixels.
Le Samsung Galaxy S21 Ultra 5G face au Xiaomi Mi 11 Ultra
Nous n'allons pas plomber votre lecture (ni votre bande passante) en vous sortant l'intégralité de la montée en sensibilité, les hautes définitions et photos en faible luminosité du Samsung. Ce ne serait pas très amusant ni intéressant. Par contre, à partir de maintenant, puisque les bases sont bien posées, nous vous proposons des comparaisons en "face à face", dans différentes conditions, et toujours à partir d'images de notre scène test. Coup de chance, les deux smartphones asiatiques sont capables de générer des images de 12 Mpx et disposent de longueur focale équivalent 24 mm, ce qui nous facilite la vie. Et comme les images valent mieux qu'un long test, place à de petits « sliders » ludiques. À gauche, les images délivrées par le Xiaomi, à droite, celles du Samsung dans les mêmes conditions, avec les mêmes réglages :
Dans les sensibilités basses et intermédiaires, à 12 Mpx, les deux smartphones se tiennent sans que l'un ne domine vraiment l'autre. Nous pouvons cependant remarquer que le Samsung délivre des images plus froides que son collègue, qui a tendance à verdir le rendu (mais nous l'avions déjà remarqué). À 3200 ISO, qui est la sensibilité maximale du Galaxy S21 Ultra, le résultat est cependant plus surprenant et mérite que nous nous y attardions, avec quelques détails à 100 % :
Deux stratégies vraiment différentes : Xiaomi n'hésite pas à recourir à un lissage plus virulent, au risque de perdre détails, alors que Samsung est plus conservateur, au risque de laisser monter le bruit chromatique. Difficile de se prononcer pour savoir lequel des deux est le plus plaisant à l'œil, ce sera vraiment une affaire de goût. Mais d'un point technique, force est de souligner que Samsung s'en sort vraiment bien malgré le handicap physique de ses photosites beaucoup plus petits. Finalement, la technologie « nonapixel », ce n'était pas que de la vantardise !
Et l'iPhone 12 Pro Max ?
La meilleure manière de ne pas être comparé, c'est de se rendre incomparable. Et c'est peu de dire qu'à ce petit jeu l'iPhone se montre particulièrement récalcitrant, tant son application photographique d'origine laisse peu de possibilités de réglages (pour ne pas dire aucune). La comparaison avec le Xiaomi et, par ricochet, avec le Samsung, ira donc très vite et peut se résumer ainsi : en « plein jour », les 12 Mpx natifs du terminal d'Apple sont admirablement exploités et légèrement plus convaincants que ceux de ses homologues, avec un rendu plus naturel (quoique légèrement encore trop contrasté et saturé par rapport à ce que pourrait rendre un véritable appareil photographique). Quand la lumière faiblit, par contre, c'est la bérézina tant il est malmené par le Xiaomi et le Samsung, et mis en difficulté par les lumières artificielles.
Que conclure de ces mesures sur scène test ?
À n'en pas douter, bien que d'apparence rébarbative, les mesures sur une scène identique et en conditions contrôlées sont pleines d'enseignement.
La première est que l'iPhone produit les images au rendu le plus flatteur, car plus juste, lorsque les conditions de luminosité sont bonnes, et cela alors qu'il dispose du plus petit capteur des trois ! Certes, mais il est aussi le seul, pour des images à 12 Mpx, à travailler dans sa définition native. De quoi remettre en question l'intérêt des capteurs plus grands et surtout plus définis (beaucoup plus définis) et rappeler à quel point un algorithme bien maîtrisé et bien optimisé a son importance dans la qualité finale.
Le Samsung, bien que disposant des photosites les plus petits, s'en sort admirablement bien en hautes sensibilités et, malgré le choix d'un traitement d'image plus permissif qui préserve les détails au détriment du bruit, n'a pas à rougir face au Xiaomi. Par contre, sans mauvais jeu de mots, il semble avoir tendance à bleuir les images, ce qu'il faudra confirmer sur le terrain.
Le Xiaomi s'en sort bien dans tous les domaines, que ce soit dans sa définition réduite à 12 Mpx ou à son plein potentiel de 50 Mpx, que ce soit par bonnes ou mauvaises conditions de luminosité. Détaillé, globalement propre, il s'avère le plus polyvalent des trois. C'est subtil, mais bien réel, alors qu'il a l'objectif a l'ouverture la plus faible, c'est pourtant lui qui offre la plus faible profondeur de champ, bien visible grâce au feuillage du bonsaï systématiquement flou. Merci au capteur Type 1/1,2" ! Par contre, et c'est dommage, quoique très probablement temporaire, s'il semble le mieux né du point de vue matériel, le logiciel ne permet pas encore d'exploiter ses beaux attributs à leur plein potentiel. Mais rappelons qu'il n'est commercialisé que depuis quelques jours au moment de rédiger ce comparatif, que son firmware est encore frais, et qu'il ne peut que se bonifier.
Est-ce que les résultats en labo se confirment dans la vie réelle ?
Les mesures, c'est une chose, mais en photographie, rien ne vaut le terrain. Deux questions se posent alors. D'une part, les tendances relevées vont-elles être accentuées « dans la vraie vie » ? D'autre part, les pinaillages techniques précédents ont-ils autant de sens sur une vraie image (auquel cas c'était bien la peine de vous enquiquiner avec tous ces méandres) ?
Pour répondre aux deux, nous avons décidé de ne pas décider et de vous soumettre un petit jeu. Puisqu'après tout, la plupart des images prises au smartphones sont destinées à être partagées en ligne, c'est bien ce juge de paix là qui importe, bien plus que des extraits à 100 % et des tripatouillages RAW/JPEG/HEIC/Peu-importe. Nous avons donc emmené nos trois smartphones en balade (il faisait beau, nous avons eu de la chance), et avons capturé avec les mêmes images, successivement, en prenant bien garde à maintenir autant que faire se peut les mêmes cadrages.
Dans ce qui suit, nous n'allons pas préciser quelle image a été prise avec quel appareil, sachez juste que « Smartphone 1 » est toujours le même, « Smartphone 2 » aussi, et idem pour « Smartphone 3 ». Les images sont publiées sans retouche, telles que sorties par chaque appareil. À la fin, nous vous proposons de voter pour le smartphone dont le rendu vous aura le plus plu. Nous vous révèlerons ultérieurement qui était qui. Lequel s'emparera de la première place à vos yeux ? S'agira-t-il d'un match serré ? Un net vainqueur se démarquera-t-il ? Vous seul pouvez le dire. Ah, dernière précision : comme nous sommes joueurs, nous avons aussi inséré des images capturées avec les modules ultra grand-angle et téléobjectif de chaque smartphone. Maintenant, c'est à vous de jouer !
Commençons tout en douceur, avec un peu de nature :
Continuions avec un peu d'architecture :
Faisons un petit crochet par un mur de brique, le grand dada des testeurs d'optiques, qui permet notamment de vérifier les éventuelles distorsions et l'homogénéité du piqué :
Admirons un peu de street art :
Passage obligé par la case "bokeh" :
Un dernier regard au loin…
… avant d'aller chercher des détails dans les ombres :
Enfin, terminons avec quelques images un peu rudes pour parachever votre opinion (ou vos intuitions), avec deux images nocturnes :
Maintenant, c'est à vous de jouer et de voter pour le smartphone dont vous avez préféré le rendu, celui que vous avez le moins apprécié et celui que vous pensez être le Xiaomi Mi 11 Ultra. N'hésitez pas à préciser en commentaire les raisons de votre choix, nous nous retrouvons rapidement pour la divulgation des résultats et des identités de chaque smartphone !