Faire le point sur les étoiles au smartphone : pourquoi l'autofocus se trompe

Quatre cents images, trois heures dans le froid, la batterie externe vidée avant minuit. Puis à la maison, sur un vrai écran, les étoiles sont des boules de coton : rondes, molles, toutes identiques. Ce ne sont pas des traits, donc rien n’a bougé. La mise au point était fausse d’une fraction de millimètre, et la nuit est perdue. Cela arrive à quiconque pointe un téléphone vers le ciel, et il n’y a qu’une consolation : c’est l’erreur la plus facile à éliminer définitivement, à condition d’arrêter de la confier à l’appareil.

La nuit, l’autofocus n’a rien à accrocher

Les téléphones font le point de deux manières, et sous les étoiles les deux échouent. La détection de contraste promène l’optique d’avant en arrière et cherche la position où les contours paraissent les plus francs : un ciel noir ne lui offre presque aucun contour à comparer. La détection de phase s’appuie sur des photosites dédiés qui confrontent deux vues légèrement décalées de la même scène, et pour cela il lui faut de la lumière. Une étoile, sur un capteur grand comme un ongle, c’est une poignée de photons sur un fond de rien. Vous connaissez la suite : l’optique pompe deux secondes, renonce, se gare n’importe où. Parfois elle se gare très bien. Compter dessus, c’est autre chose.

Le mode nuit a lui aussi ses idées. Il est calibré pour des scènes urbaines en pénombre, où quelque chose est toujours éclairé, et face à un ciel profond il prend des décisions que personne ne lui a demandées, la mise au point comprise. Beaucoup d’applications le réactivent toutes seules dès que la lumière passe sous un certain seuil. Si la vôtre le fait, coupez-le à la main avant de commencer.

L’infini n’est pas un cran sur le curseur

Sur le papier, le problème ne devrait pas exister. Le grand-angle d’un téléphone a une focale réelle de quelques millimètres et une profondeur de champ généreuse : au-delà de la distance hyperfocale, qui sur ces optiques tombe tout près, tout est réputé net. Reste à savoir ce que « net » veut dire. Pour un paysage, cela veut dire qu’on distingue les feuilles de l’arbre sur la crête. Pour une étoile, cela veut dire quelque chose de bien plus impitoyable, car une source ponctuelle est l’épreuve la plus dure qui soit pour un objectif : elle n’a aucun détail à perdre, seulement un diamètre, et ce diamètre enfle dès qu’on s’écarte du point exact. Sur le téléobjectif, focale plus longue et hyperfocale bien plus lointaine, la marge se resserre encore.

S’ajoute un détail que la documentation d’Android énonce avec une franchise inhabituelle. Chaque caméra déclare un niveau de calibration de la distance de mise au point. Sur les appareils marqués comme non calibrés, la valeur envoyée par l’application à l’optique ne correspond à aucune unité physique : zéro signifie toujours « aussi loin que possible », mais demander deux fois la même position peut donner deux plans de netteté réels différents, parce que la température de l’appareil, son orientation et l’usure du mécanisme ont leur mot à dire. Sur les appareils calibrés, l’échelle est en dioptries et zéro correspond au véritable infini. Savoir dans lequel de ces deux mondes vit votre téléphone est compliqué. Se comporter comme si c’était le premier ne coûte rien.

La méthode : une étoile brillante, grossie jusqu’au ridicule

Il faut une application avec mise au point manuelle, et il en existe beaucoup, y compris gratuites. Ensuite, on procède ainsi. Repérez l’objet le plus brillant disponible : une étoile de première grandeur, une planète, et si la Lune est levée arrêtez de chercher, c’est la cible parfaite parce qu’elle est grande, contrastée et située à toutes fins utiles à l’infini. Placez-la le plus près possible du centre du cadre. Agrandissez la prévisualisation au maximum avec les doigts, en gardant en tête que vous grossissez l’image affichée et ne changez pas d’optique (sur bon nombre d’applications, dépasser certains niveaux de zoom bascule sur la caméra physique suivante, et le point que vous venez de trouver ne vaut plus rien).

Déplacez maintenant le curseur lentement, en partant de l’extrémité lointaine et en revenant vers vous. L’étoile se contracte, devient un point dur, puis se remet à s’étaler. Dépassez volontairement la meilleure position, revenez, resserrez l’intervalle : cet encadrement prend trente secondes et vous rapproche du point réel plus sûrement que n’importe quel repère d’infini. Si l’application propose le focus peaking, les contours surlignés donnent une confirmation grossière, utile pour se situer et beaucoup trop approximative pour s’y fier seule.

Aucune mise au point manuelle ? Reste le pis-aller terrestre : un lampadaire, une antenne, une fenêtre éclairée à quelques centaines de mètres au moins, un kilomètre de préférence. Touchez l’écran dessus, maintenez le doigt jusqu’à l’apparition du verrouillage du point et de l’exposition, puis relevez le téléphone vers le ciel sans plus rien effleurer. Au grand-angle, cela marche correctement. Au téléobjectif, il faut viser un repère bien plus lointain, sinon l’erreur résiduelle se voit sur chaque image.

Verrouiller, puis ne plus rien toucher

Une fois trouvé, le point doit être figé. Le verrouillage AE/AF existe pour cela et mérite d’être utilisé chaque fois, car la plupart des appareils relancent l’autofocus au déclenchement ou dès que la scène change, et dans une série nocturne la scène change sans arrêt. À partir de là, la liste des gestes interdits est courte et stricte : pas de changement de niveau de zoom, pas de passage d’un objectif à l’autre, pas de sortie et de retour dans l’application, pas de doigt égaré sur l’écran.

L’affaire devient sérieuse quand on empile. Une série de plusieurs centaines d’images vit de superposition parfaite, et si le point dérive à mi-parcours, la moyenne mélange étoiles franches et étoiles gonflées pour rendre un ciel pâteux qu’aucun traitement ne redresse : le live stacking additionne ce qu’on lui donne, avec la même honnêteté brutale qu’il applique au bruit. AstroStackerPro montre l’image se construire image après image précisément pour cette raison, et une mise au point molle se signale à l’écran au bout d’une poignée de poses, quand il reste du temps pour corriger.

Le point bouge même si vous ne bougez pas

Les variables qui rendent l’échelle de mise au point douteuse travaillent aussi toute la nuit. La température perd dix degrés entre neuf heures et deux heures, les matériaux se contractent, et le moteur qui maintient la lentille lutte contre la pesanteur différemment selon l’inclinaison du téléphone. Passer d’une cible basse sur l’horizon au zénith retourne tout le bloc optique. Revérifiez le point après la première heure, et chaque fois que vous visez une région du ciel très différente. Trente secondes de contrôle contre le risque de jeter une heure de poses.

Un suspect doit toujours être écarté en premier : la buée. Quand la lentille s’embue, les étoiles gonflent et pâlissent exactement comme lorsque le point a glissé, mais le remède est ailleurs. Éclairez la lentille en lumière rasante avec la lampe du téléphone, et si vous voyez le voile, essuyez et protégez, idéalement avec une bande chauffante bon marché. Refaire le point sur une lentille humide, c’est perdre son temps deux fois.

Reconnaître le flou avant de rentrer

L’écran de prévisualisation ment. Il est petit, il a déjà subi la réduction de bruit, et dans le noir il paraît toujours mieux défini qu’il ne l’est. Le vrai contrôle consiste à ouvrir le fichier qui vient d’être pris et à zoomer à cent pour cent, au centre du cadre. Regardez le centre et oubliez les coins : les optiques de téléphone étirent par construction les étoiles périphériques en virgules et en tirets, et courir après la netteté des angles finit par déboîter le milieu de l’image.

Les défauts ont des signatures distinctes, et apprendre à les séparer se rentabilise vite. Une étoile floue est un petit disque uniforme, souvent bordé d’un liseré plus dur. Une étoile filée est un segment orienté, et tous les filés d’une image pointent dans le même sens. Une vibration barbouille tout, y compris les lumières du village au fond de la vallée. Le bruit danse d’une image à l’autre et disparaît à l’empilement. Quatre diagnostics, quatre remèdes, et les erreurs des premières nuits se multiplient surtout quand on les confond.

Le bruit, la couleur, le contraste, même un cadrage de travers : presque tout se rattrape après coup, avec assez d’images et assez de patience. Le point, non. C’est la seule décision de la nuit qu’on prend une seule fois, dans le noir, les doigts gourds, et elle vaut chacune des trente secondes qu’on lui accorde.