Annoncé fin 2011, cet ovni de la photo est commercialisé depuis mars 2012 au compte-goutte outre Atlantique. Nous avons pu patiemment nous en procurer un ! Il s'agit du premier appareil photo plénoptique de poche, conçu pour le grand public. Sa particularité : il permet de faire la mise au point après la prise de vue ! Pas de magie, mais un concept vieux comme Hérode, esquissé au tout début du XXe siècle par un dénommé Lippmann, sous le nom d'Integral Photography. Des variations sont survenues au fil du temps, dont la photo plénoptique, théorisée par Adelson et Wang en 1992*. Ce concept basé sur la capture des champs lumineux (light field photography en anglais) et non pas juste d'une image unique trouve aujourd'hui une matérialisation étonnante, grâce à la marque Californienne Lytro, portée par son Pdg et diplômé de Stanford, Ren Ng. Récit détaillé d'une nouvelle approche de la photo, selon Lytro.
L'appareil photo plénoptique de Lytro
*voir la thèse de Reng Ng pour les références historiques de la photo plénoptique, entre autres
Au commencement, il y a un concept
Ren Ng, Pdg de LytroRen Ng, le fondateur et Pdg de la société californienne Lytro, a planché dur sur le sujet. Sa thèse de 203 pages en est la preuve… Le but recherché : permettre la modification de la mise au point d'une photo après sa capture. C'est ce que permet de faire un appareil photo plénoptique, en captant un champ lumineux entier sur un cadrage donné. Ce type d'appareil existe déjà, mais à l'état de prototype, généralement encombrant et très coûteux. L'idée de Ren Ng avec Lytro, c'est de démocratiser la photographie de champs lumineux avec une solution simple et abordable. Comment tout cela fonctionne ?
Il faut d'abord introduire les termes utilisés. D'abord, un champ lumineux (visible), c'est l'ensemble des rayons lumineux qui se propagent dans tous les sens, depuis tout objet éclairé. Alors qu'un appareil photo standard va se contenter d'additionner et aplatir les rayons lumineux qui atteignent son capteur à une mise au point déterminée, un appareil à champs lumineux va capter tous les rayons visibles dans son cadre de façon indépendante. Ren Ng illustre la différence entre les deux procédés en faisant une analogie avec un studio d'enregistrement : ' prendre une photo standard c'est comme enregistrer un groupe de musiciens qui joueraient en même temps, au lieu d'enregistrer chaque instrument sur une piste séparée '.
Les rayons lumineux partent dans tous les sens, il faut un dispositif spécial pour comprendre leur direction
La grande idée en isolant chaque rayon lumineux, c'est d'obtenir et conserver des informations sur leur direction, chose qu'un appareil standard ne fait pas, afin d'interpréter la dimension profondeur de la scène capturée. Ces informations pourront alors être traitées par des algorithmes pointus pour imaginer comment l'image aurait été avec une mise au point différente. En clair, pour modifier la mise au point !
Illustration issue de la thèse de Ren NgComment capter des champs lumineux ? Lytro ne donne quasiment aucune explication sur son produit, en dehors de la thèse de son fondateur. Par ailleurs, le constructeur n'a toujours pas répondu à nos questions. Et comme nous ne sommes pas des experts en physique optique, ce document se montre relativement indigeste. Il donne toutefois quelques indications sur la manière dont Lytro procède, et dont la photo plénoptique fonctionne en général.
Le principe : apposer un réseau de microlentilles sur un capteur CMOS standard. Chaque microlentille couvre alors une petite quantité de pixels, sur lesquels elle renvoie une image miniature, un échantillon du champ lumineux de la scène cadrée. L'échantillon et l'angle depuis lequel il est vu varient sur chaque microlentille. L'appareil va ainsi obtenir des informations sur l'angle des rayons. À noter que cette variation devrait également permettre à Lytro de créer des images en 3D stéréoscopique, une fonctionnalité que le constructeur songe apparemment implémenter ultérieurement.
Illustration, avec des microlentilles carrées, issue d'une présentation intitulée "Plenoptic Sampling and Rendering", à l'ICCP (International Conference on Computational Photography) en avril 2012. Elle fait partie des nombreuses publications de Todor Georgiev, ingénieur chez Qualcomm, et autre grand spécialiste du sujet.
Todor Georgiev en personne, avec un prototype de lentille plénoptique qu'il a conçu, à l'époque où il travaillait pour Adobe Systems comme chercheur. Ce type de lentille là ne se met pas au-dessus du capteur après l'objectif, mais vient se greffer avant l'objectif principal.
Le revers de la médaille, c'est qu'une d'après ce qui est dit dans la thèse de Ren Ng, une microlentille correspond à un pixel de la photo finale (un pixel du capteur correspond lui à un des rayons lumineux qui passent par une microlentille). Nous pouvons donc en déduire, comme les clichés font 1,2 MPix, qu'il y a 1 080 x 1 080 microlentilles sur le capteur, et donc 9 pixels par microlentille. La perte de résolution par rapport aux 11 Megarays initiaux est colossale. Mais le résultat est bien là : il suffit de cliquer sur l'image à l'endroit où on veut que soit faite la netteté, et la magie s'opère ! Exemple :
Du concept est né le Lytro
Le Lytro prend la forme d'un parallélépipède de 11,2 cm de long (11,6 cm avec le cache objectif) et 4 cm de côté, la base étant carrée. Une forme de petite longue-vue tout à fait atypique en photo, mais qui s'explique par la finalité même de l'objet… Nous y reviendrons. La partie bleue est en aluminium anodisé, la partie grise en caoutchouc. La finition du Lytro apparaît très sérieuse, comme en atteste son poids consistant de 222 g.
Le Lytro en main
Côté prise en main, Lytro met l'accent sur la simplicité. Et effectivement, le premier contact avec l'appareil est enfantin : un déclencheur et une barre sensitive de zoom. Cette dernière est située sur le dessus de l'appareil, entre le déclencheur et l'écran, et se voit matérialisée par une enfilade de pointillés en relief.
Le déclencheur et la barre sensitive de zoom
Quoi d'autre sur ce corps épuré ? Un bouton de mise en route sous l'appareil, une trappe pour la connectique micro USB du Lytro et un passant pour la dragonne. Lytro fournit le câble, la dragonne et un petit chiffon pour essuyer objectif et écran. Le constructeur suit le fil conducteur de la simplicité jusque dans les accessoires… Pas de flash (ça ne collerait pas avec la recherche de profondeur de l'appareil puisque le flash aplatit les images et créé des ombres) ni de fixation trépied (là, ça aurait pu servir !).
Le bouton de mise en route, la trappe à connectique et le passant pour la dragonne. Côté accessoires, c'est le minimum vital…
De part et d'autre du Lytro, nous trouvons l'écran tactile de visée et la lentille de l'objectif. Ce dernier cache un zoom optique 8X équivalant à du 43-341 mm. Point de stabilisation, mais une ouverture constante fixe plutôt lumineuse de f:2,0. Intéressant !
Le zoom optique 8X à ses deux extrémités de focales et le cache objectif aimanté
Nous ne pouvons pas en dire autant de l'écran au format carré… Il constitue même un des principaux points faibles de l'appareil. Si la couche tactile répond bien (c'est le seul avantage), il faut en revanche déplorer la faible définition de l'écran : 128 x 128 pixels (comptés par nos soins), soit 49 152 points (on comptant les trois sous pixels par pixel) répartis sur une surface d'affichage de 2,6 cm de côté. Si nous ajoutons à cela les mauvais angles de vision de la dalle TN, la luminosité moyenne, les reflets et la présence inévitable de trace de doigts imputable au tactile, nous obtenons le plus mauvais affichage qui soit à l'heure actuelle !
L'écran ou LE point noir du Lytro
Cependant, comme l'écran ne sert presque qu'à cadrer, le Lytro reste utilisable, à défaut d'offrir une visée confortable. En effet, le moins que l'on puisse dire, c'est que le constructeur n'a pas surchargé son interface. En faisant glisser son doigt du bas vers le haut, on fait apparaître un bandeau à trois icônes : une pour choisir le mode de prise de vue (parmi deux, que nous détaillerons plus loin), une autre pour indiquer l'état du stockage et une dernière pour le niveau de la batterie. Un petit menu est accessible via l'icône de réglage qui apparaît alors sur le bord supérieur droit de l'écran. Mais celui-ci se limite à trois entrées : information sur l'appareil, effacer toutes les images ou réinitialiser le Lytro. On ne risque pas de se perdre ! Un slide vers la droite sur l'écran de visée fait passer l'appareil en mode visualisation. Là, la pauvreté de l'écran rend la consultation des images très approximative… Dommage que le constructeur n'ait pas ajouté une fonction retardateur, qui aurait pu être utilisable compte tenu de la forme de l'appareil.
L'icône prise de vue (toute à gauche), les indications de stockage et de batterie, et le mini menu
Terminons ce tour d'horizon en évoquant le capteur de l'appareil, un CMOS de 11 Megarays (11 MPix en fait), mais qui produit des images de 1 080 x 1 080 pixels une fois le champ lumineux canalisé par le réseau de microlentilles. Notez que ce modèle à 399 $ hors taxe embarque 8 Go de mémoire interne, pouvant stocker 350 images au format RAW propriétaire .lfp (pour light field picture). Un modèle avec 16 Go est également proposé à 499 $.
Schéma proposé sur le site de Lytro, que nous avons francisé
Notre vidéo de présentation du Lytro pour digérer tout cela
Et un résumé des caractéristiques fournies par Lytro :
Le Lytro sur le terrain
Dans la pratique, le Lytro se comporte un peu comme un Polaroid et un peu comme un appareil photo 3D. Du premier, le Lytro a l'instantanéité (et le format carré), du second l'impérieuse nécessité de bien composer son image.
Instantanéité parce que le Lytro démarre en trombe. Et comme il n'y a rien ou presque à régler et que l'appareil n'a pas besoin de faire de mise au point, il ne reste que la latence au déclenchement pour le pénaliser. Cette dernière est d'environ 0,2 s. Entre le statut éteint et la prise d'une vue, il s'écoule donc à peine 0,3 s : c'est diablement réactif ! En situation, il suffit de sortir l'appareil, de presser une première fois le déclencheur pour allumer le Lytro, de cadrer et de déclencher.
Mais ce côté furtif doit être tempéré. Puisqu'à l'instar d'un appareil photo 3D où la stéréoscopie ne fonctionne que dans certaines conditions, l'aptitude du Lytro à ' refocuser ' son image dépendra de la composition de la scène. Trois paramètres à gérer : les distances, la focale et le mode de prise de vue. Commençons par expliquer la nuance qui sépare les deux modes de prise de vue, Everyday (le carré blanc dans le menu) et Creative (les carrés bleus).
L'icône à gauche, dans les deux modes existants
Le mode Everyday ne propose que le réglage de l'exposition (on touche l'écran sur la zone où l'on souhaite faire la mesure) et limite le zoom à un ratio de 3,5 X (43 – 150 mm). Mais il offre un meilleur potentiel de ' refocalisation ', c'est-à-dire qu'il capte une plus grande profondeur de champ. Compte tenu de sa limitation de focale, ce mode se prête essentiellement aux photos prises de près (14 cm environ au grand-angle, 1,5 m au télé).
Ici en mode Everyday au zoom maximum (3,5 X), toute la profondeur de champ est couverte, d'Antoine au premier plan à la date du calendrier en arrière-plan (environ 8 mètres plus loin), en passant par Ludo à 3 mètres d'Antoine
En mode Creative avec le même zoom, si on fait la mise au point sur Ludo, Antoine ne parvient pas à être parfaitement net (première image) et si on fait la mise au point sur Antoine c'est mieux, mais l'arrière-plan est moins défini
Le mode Creative donne accès à l'intégralité de la plage focale (43-341 mm) et il permet de déterminer la zone de mise au point. L'idée c'est de choisir plus précisément le plan de netteté voulu, ce qui s'impose quand on monte en zoom. Mais le potentiel de ' refocalisation ' est alors moindre, du moins pas avec des niveaux de netteté satisfaisants. Ce mode est davantage adapté aux photos prises de loin, ou à l'inverse aux ' macros ' (quasi 0 cm) pour faire jouer la profondeur sur un seul sujet cadré.
Exemple de macro, d'abord en mode Creative puis en mode Everyday
Une fois à l'aise avec ces deux modes, il reste à composer sa photo de sorte que l'appareil capte de la profondeur. Oui, l'intérêt majeur du Lytro, pour ne pas dire le seul, c'est de pouvoir ' se balader ' dans la profondeur de ses images. Une photo toute plate en 1 080 x 1 080 pixels, n'importe quel smartphone sait la faire. D'autant que la qualité des images aplaties s'avère franchement décevante… Et à 3 200 ISO, valeur de sensibilité maximum, ce n’est vraiment pas terrible du tout : bruit, trame visible...
Notre scène de test aplatie en Jpeg, à 200 ISO 43 mm sur la première et 125 ISO 80 mm sur la seconde. Et une photo à 3 200 ISO...
Il faut donc que le photographe soit proche de son premier plan, physiquement si la focale est basse ou en utilisant le zoom, et que l'arrière-plan soit loin, avec pourquoi pas des sujets intermédiaires qui se détachent.
À gauche, un exemple raté : je suis trop loin de mon premier plan (ou je n'ai pas assez zoomé) et mes plans ne sont pas assez distants entre eux. À droite, un exemple réussi : j'ai davantage zoomé pour cadrer plus serré et j'ai opté pour une diagonale histoire d'espacer mes plans
Il y a donc un travail d'équilibriste permanent à jauger entre la composition de sa scène, la focale à choisir et la position du photographe. Tout l'intérêt de la photo en dépend ! Un bon exercice de cadrage, mais qui n'est pas toujours évident à mettre en œuvre. Et ce soin amenuise quelque peu le côté instantané et spontané procuré par la réactivité de l'appareil. D'autant qu'en mode Creative, la mise au point ne se montre pas des plus rapides : comptez au bas mot 0,75 s, et souvent plus d'une seconde ! Le mode Everyday reste donc à privilégier pour un usage type Polaroid, point and shoot.
Quoi d'autre ?
A l'utilisation, le Lytro révèle quelques faiblesses... Outre le problème déjà soulevé de l'écran, nous relèverons l'emplacement de la barre de zoom, où les doigts viennent régulièrement se poser et ainsi changer la focale par inadvertance. Ou encore le fait qu'en mode Creative, l'appareil fasse la mesure d'exposition là où on fait le point : deux mesures séparées auraient été bienvenues. Les scènes contrastées sont d'ailleurs délicates à gérer : l'écran ne permet pas de se faire une bonne idée du rendu final et la faible dynamique du capteur fait qu'il faut souvent condamner une zone pour sauver l'autre, en perdant alors l'intérêt de la profondeur. Eh oui, avec une zone bouchée ou une autre zone brûlée, la pertinence du changement de mise au point réduit comme peau de chagrin.
Pour les scènes en mouvement, où le mode Everyday est impératif, les choses se compliquent sensiblement... Déjà, il faut toujours veiller à composer intelligemment son image, c'est une constante (un premier plan proche, etc.). Ensuite, le photographe doit disposer de conditions lumineuses favorables, mais se contenter d'une vitesse d'obturation maximum de seulement 1/250e. Enfin, il y a mouvement et mouvement...
Pour tout ce qui est latéral, le Lytro peine un peu. Réaliser un filet en suivant son sujet relève du défi, avec un cadrage aussi serré et les contraintes énumérées plus haut... Et figer un objet à 1/250e n'est pas non plus chose aisée. Il reste donc le flou de mouvement artistique, mais ce dernier perturbe la lecture des informations de direction des rayons lumineux, rendant difficile la modification de mise au point. Ce qui fonctionne bien en revanche, ce sont les vues avec mouvements avant ou arrière, du sujet comme du photographe. Dès lors, la bonne réactivité de l'appareil fait mouche.
A gauche un filet à peu près réussi, mais pas assez proche du sujet donc sans information suffisante de profondeur. À droite, une photo de gens qui marchent, prise en longboard de derrière : ça marche !
Bon point pour finir : les gens autour de vous ne comprennent pas du tout ce que vous êtes en train de faire avec cet appareil, dont ils ignorent vraisemblablement la nature.
Que faire de ses images ?
Le joujou décortiqué, reste maintenant à savoir ce qu'on peut faire de ses ' living pictures '. Pour commencer, il faut un Mac. Lytro indique qu'une version Windows sera disponible courant 2012 sans donner plus de précision. Pour l'anecdote, quand on branche le Lytro sur un PC, on ne trouve qu'un ' Readme.txt ' rappelant que la version Windows n'existe pas encore. Rendez-vous donc sur lytro.com/download pour télécharger le logiciel Mac nécessaire à l'exploitation des photos. Comme nous l'avons déjà évoqué, le Lytro produit des fichiers RAW propriétaires au format .lfp (Light Field Picture) illisibles et d'ailleurs masqués dans le Finder.
L'installation du logiciel Mac et l'absence de solution pour l'heure sur Windows
L'interface de la ' Desktop Application ' (v1.0.1) est à l'image du Lytro : totalement minimaliste. Dès qu'on branche le Lytro en USB, le logiciel importe les images, avec une certaine lenteur soit dit en passant... Celles-ci sont alors classées par date d'importation. On peut modifier le niveau de zoom des miniatures ou filtrer les photos en n'affichant que les préférées, une fois la distribution d'étoiles effectuée. Un ' ctrl + clic ' propose l'option ' Export JPG ' pour aplatir l'image en une vulgaire photo...
Voilà à quoi ressemble l'interface
L'exportation d'une photo de champ lumineux en un Jpeg classique, de 1 080 x 1 080 pixels
Pour passer aux choses sérieuses, il faut effectuer un double clic sur une miniature. L'image agrandie, on découvre enfin le potentiel de ' refocalisation ' de Lytro, si la prise de vue a été soignée. La mise au point se fait là où on clique, floutant ce qui n'est pas sur le plan choisi. Épatant et il faut bien le dire assez amusant ! Il est possible d'afficher un panneau d'information Exif allégé, d'effectuer une rotation de l'image, de la supprimer et de la partager. Mais c'est tout : l'application de Lytro n'offre aucune possibilité d'édition !
Ce que propose l'application se résume à la capture de gauche. À droite, la fenêtre qui s'ouvre quand on décide de partager
Il faut donc voir l'application Lytro comme une simple trieuse / visionneuse d'images, qu'on utilisera pour ajuster sa mise au point puis pour partager ses ' photos vivantes ' sur le Web, seul débouché possible. Il faut pour cela se créer un compte Lytro (ce qui logiquement est déjà fait si vous avez commandé le produit) puis uploader sa sélection sur les serveurs de Lytro. C'est obligatoire si vous voulez par la suite disposer du code embed à intégrer dans votre site, du lien vers votre galerie ou des icônes de partage Facebook, Twitter ou Google+. Lytro ne précise ni le volume d'images qu'on peut stocker, ni la durée de conservation des fichiers, mais insiste bien sur le fait que le contenu que vous uploadez vous appartient. Comme c'est sympa...
La page d'accueil des galeries Web Lytro, l'option d'affichage plein écran et les options de partage
Que penser du Lytro ? Passé les instants ludiques de la découverte de cet appareil sans autre pareil, force est de constater que le produit en lui même est largement perfectible. Dans l'absolu, la faible résolution des images finales constitue le handicap majeur de l'appareil : 1 080 x 1 080 pixels, soit 1,2 MPix en 2012, c'est ridicule. Maintenant, on peut excuser cette perte de résolution. D'abord parce qu'elle est inhérente à la technologie plénoptique dans son stade de développement actuel. Et ensuite parce que pour le seul usage Web auquel les clichés se destinent, c'est amplement suffisant.
Le vrai défaut du Lytro, c'est son écran : bien trop petit, très mal défini et pas assez visible (luminosité et angles de vision insuffisants). On parvient tout de même à cadrer tant bien que mal, c'est la plupart du temps la seule chose qui compte, mais tout de même. L'écosystème du Lytro est également critiquable : exclusivité Mac, format propriétaire des fichiers, absence d'édition dans une application Lytro simpliste, hébergement impératif sur les serveurs de Lytro... En même temps, pour l'essentiel de ces points, il peut difficilement en être autrement. Cette technologie est trop peu répandue, sous cette forme commercialisée, pour motiver des solutions d'exploitation alternatives du contenu produit. Et Lytro semble aussi s'inspirer du marketing à la Apple : un système clé en main, mais bien verrouillé...
Sur la technologie maintenant, le Lytro constitue une véritable vitrine pour la société californienne. Il y a certes des limitations, comme la nécessité de bien composer son image ou encore la perte de résolution. Mais avec un minimum de soin à la prise de vue, le Lytro donne des résultats tout à fait bluffants !
Aussi le véritable point fort du produit n'est ce qu'il offre aujourd'hui, mais ce qu'il suggère pour demain. Les industriels de la photo savent faire des capteurs assez riches en pixels pour supporter la perte de résolution liée au procédé, qui peut lui-même évoluer. Et le jour où il sera possible d'ajuster sa mise au point via son logiciel de traitement préféré sur une image finale d'une dizaine de mégapixels, on pourra dire que la technologie a fait un joli bond en avant !
Reste la discussion plus puriste sur la photo en tant qu'art. Il n'est pas dit qu'un photographe, qui a fait le choix de sa mise au point à un endroit précis, ait envie de voir son public modifier son image d'un clic de souris. Le changement de mise au point sur certaines photos où un sens de lecture a voulu être donné ne présente aucun intérêt et se montre même contre-productif. Enfin, que restera-t-il de la pratique de la photo, s'il n'est plus besoin de cadrer (la résolution des appareils est telle qu'on peut aujourd'hui recadrer significativement), de régler (automatismes de plus en plus intelligents) et de faire sa mise au point ?
NB : pour ceux qui souhaiteraient importer un Lytro des USA, sachez qu'il vous en coûtera beaucoup plus cher que les 399 $ annoncés. Ajoutez à ce tarif les taxes et frais de livraison internes (variables selon les États). Il vous faut donc un contact aux USA, avec une boîte postale et une carte de crédit américaine. Dans notre cas, la facture a grimpé à environ 460 $. Mais ça n'est pas fini ! Il faut débourser un peu plus de 150 $ pour se faire livrer l'objet en France par UPS (mode standard) et s'acquitter de 90 € de douanes auprès du livreur. Soit une somme rondelette de près de 600 €, à moins que le taux de change ne vous soit très favorable. Voilà pour l'info !
Galerie de "living pictures"
