Univers photo

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(Pour les personnes pressées, cet article rappelle l'influence de la sous-exposition sur le bruit numérique)

Hein ?!!! Numériquoi ?

Stop, ne cherchez pas dans le dictionnaire ce mot qui n'est que pure invention de mon esprit malade, et ce sans aucune prise d'alcool ou de drogue, c'est du bio garanti 100% d'origine blonde. C'est même de la xyloglotte (langue de bois) qui veut simplement dire "peur du bruit numérique" puisque c'est de cette affection et de ses effets pervers potentiels que nous allons parler aujourd'hui.

Qui n'a jamais lu ou entendu une phrase telle que "je dépasse jamais le 400 ISO parce qu'au-delà j'ai trop de bruit numérique" ou alors "mon boîtier doit avoir un problème car j'ai un bruit numérique terrible dès les 200 ISO" ?

Dans la même veine, on rencontre aussi une réponse classique à la question "que me conseillez-vous pour shooter dans une église?" qui est du style "surtout pas de flash et monte pas trop en ISO sinon t'auras trop de bruit!".

Très souvent, les personnes à l'origine de tels propos sont des numéribruitophobes qui s'ignorent (et dont certains découvrent parfois qu'ils ont raté un chapitre lors de leur apprentissage des bases).

Alors c'est parti pour une petite séance de Dr House improvisée pour essayer de comprendre ce mal étrange et tenter d'y trouver un début de remède...

Avertissement n°1 : c'est long et technique mais j'ai choisi de bien détailler pour que les moins aguerri(e)s puissent suivre... puisque c'est principalement à eux/elles que cet article s'adresse.

Avertissement n°2 : pour les plus aguerris, pas la peine de me dire que je rabâche des vérités déjà connues de tous car certaines discussions récentes dans des forums prouvent que justement il y en a qui ne les connaissent pas encore...

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Commençons par rappeler une première vérité que personne ne devrait contester, et certainement pas les numéribruitophobes:


Cet article n'a pas la prétention de contester une évidence d'ailleurs on va l'illustrer tout de suite sur un petit exemple.

Prenons donc la scène test suivante comportant à peu près toute la gamme des tonalités allant du noir au blanc et photographions la en utilisant toutes les sensibilités dont dispose notre boîtier, disons du 100 ISO jusqu'au 1600 ISO (j'ai limité les possibilités afin de ne pas alourdir inutilement mon article).



Nous obtenons donc 5 photos dont nous ne retenons pour chacune que la portion encadrée en jaune sur l'image ci-dessus afin de pouvoir visualiser la montée du bruit numérique au fur et à mesure de l'augmentation de la sensibilité ISO.

NB : sauf mention contraire, aucune des images d'illustration de cet article n'a subi de post-traitement d'aucune sorte; elles sont totalement brutes de capteur (réalisées avec un bon vieux Canon EOS 5D mk 1).

Photo n°1 à 100 ISO



Photo N°2 à 200 ISO



Photo N°3 à 400 ISO



Photo N°4 à 800 ISO



Photo N°5 à 1600 ISO



Jusqu'à présent, les résultats expérimentaux confirment totalement la première vérité énoncée plus haut.

Le hic c'est que le premier énoncé est incomplet; en réalité j'aurais dû écrire :


Toutes les images ci-dessus ont été prises de manière à obtenir une exposition correcte dès la prise de vue et effectivement, dans ces conditions, la vérité se vérifie.

J'étais au 50mm à f/3,5 (ouverture arbitraire pour les besoins de la démonstration et pas une démarche artistique). Pour atteindre l'exposition correcte, j'ai donc réglé les temps de pose suivants pour les différentes photos :

Photo	ISO	Temps de pose
1	100	1/6 sec.
2	200	1/13 sec.
3	400	1/25 sec.
4	800	1/50 sec.
5	1600	1/100 sec.

Là vous allez dire qu'avec les temps de pose ci-dessus les trois premières photos ne pourraient pas être nettes au 50mm à main levée en vertu de la loi définissant le temps de pose limite du flou de bougé : à main levée,  le temps de pose devrait être inférieur à 1/focale. C'est exact et c'est pour ça que j'ai logiquement utilisé un trépied pour faire mes photos d'illustration.

Alors justement admettons qu'on soit à main levée et qu'en prime le sujet soit un peu plus mobile qu'une bête boîte de chocolats (vide), disons au hasard : un enfant d'environ 4 ans en train de jouer!

Logiquement quand on va vouloir régler l'exposition on va se rendre compte qu'aux plus basses sensiblités et compte tenu de l'ouverture choisie, les temps de pose sont incompatibles avec une prise de vue à main levée en suivant un sujet aussi imprévisible qu'un mouflet de 4 ans dans la force de l'âge.

Dans une telle circonstance, le numéribruitophobe moyen qui est convaincu que la damnation éternelle le guette s'il dépasse les 400 ISO (voire les 200 ISO pour les formes aigües de la maladie) va donc devoir arbitrer un dilemme quasiment insoluble : comment faire pour prendre cette scène sans allonger le temps de pose au delà du 1/50s, ni augmenter la source de lumière (ici c'est l'éclairage d'une fenêtre qui éclairait la scène), ni utiliser de trépied, ni monter en sensibilité ISO?

La première solution qu'on peut envisager c'est d'augmenter l'ouverture pour aller chercher encore un peu de lumière mais on va rapidement buter contre l'ouverture maximale de l'objectif et ça risque de ne pas être suffisant. Ici l'objectif était déjà à pleine ouverture donc il n'était pas possible d'ouvrir encore...

On est donc bloqué contre l'ouverture maxi de l'objectif, contre le temps de pose limite du flou de bougé et contre la barrière psychologique de 200 ou 400 ISO et le résultat sera manifestement sous-exposé comme l'indique le posemètre de l'appareil : que faire?

Le choix qui est souvent fait par beaucoup de numéribruitophobes, c'est de se dire "tant pis, ça sera sous-exposé, je rattraperai ça lors du post-traitement". Magie du numérique!

Ok, admettons. On va tester ça.

Si on reprend les images précédentes à 100, 200 et 400ISO en conservant la vitesse à 1/50s (on peut alors travailler à main levée au 50mm),  on obtient les résultats suivants :

Photo n°6 à 100 ISO sous-exposée ( -3 EV)



Photo n°7 à 200 ISO sous-exposée (-2 EV)



Photo n°8 à 400 ISO sous-exposée (-1 EV)



Et maintenant on passe tout ça dans le logiciel de post-traitement mâââgique pour remonter l'exposition à une valeur correcte via le curseur ad'hoc :

Photo n°6 à 100 ISO sous-exposée puis éclaircie au post-traitement



Photo n°7 à 200 ISO sous-exposée puis éclaircie au post-traitement



Photo n°8 à 400 ISO sous-exposée puis éclaircie au post-traitement



Juste pour comparer, voici la photo n°4 prise à 800 ISO bien exposée du début:



C'est bizarre, comme les choses s'inversent!!!

La numéribruitophobie touche d'abord les yeux puis la mémoire : elle rend aveugle en faisant nier l'évidence des conditions de prise de vue lorsque la lumière vient à manquer, et fait oublier une autre vérité qui était déjà vraie du temps de l'argentique quand on parlait encore de "grain" :


Et cette deuxième vérité va de pair avec une troisième :


Au final, en choisissant de sous-exposer la photo à la prise de vue puis de l'éclaircir au post-traitement, on a généré plus de bruit numérique que si l'on avait directement choisi la sensibilité adéquate de 800 ISO pour avoir une image nette (pas de flou de bougé) ET bien exposée.

Et en plus on s'est rajouté du travail de post-traitement supplémentaire (perte de temps).

Mais les effets pervers de la numéribruitophobie ne s'arrêtent pas là:

1) en voyant le résultat obtenu disons à 200ISO, la conclusion à laquelle on va aboutir c'est : "mon boîtier est trop pourri, faut que j'en change ou que j'achète un meilleur objectif ou que j'achète un flash". On va dépenser de l'argent parce qu'on se sert mal de notre matériel actuel (bienvenue dans la course au matériel!).

2) en voyant le résultat à 200ISO, on pourrait également conclure : "faut pas que je monte en sensibilité si c'est aussi pourri dès 200ISO. La prochaine fois je travaillerai à 100ISO". Et quand on verra le résultat à 100ISO one n'y comprendra plus rien et on reviendra à la première solution, changer de matériel!

3) si on cherche à arranger l'image bruitée obtenue à 200 ISO, on va la lisser à mort... et donc perdre en netteté/piqué. Mais si on cherche à augmenter la netteté/piqué on va réamplifier le bruit numérique. C'est un cercle vicieux.

4) en travaillant à pleine ouverture de l'objectif parce qu'on y est forcé, on perd toute possibilité de gérer la profondeur de champ. Si jamais on ferme le diaphragme pour augmenter la profondeur de champ... on aggrave encore la sous-exposition et donc le bruit numérique. C'est un cercle vicieux.

5) en travaillant à pleine ouverture de l'objectif, on n'obtient pas de lui ce qu'il peut produire de meilleur en netteté/piqué (un objectif donne généralement le meilleur de lui même à deux voire trois diaphragmes de l'ouverture maximum). On produit donc des images molles.

6) en travaillant toujours aux limites du flou de bougé, la netteté n'est pas forcément optimale, on génère des images molles.

etc.

Alors normalement, pendant que vous lisiez ma longue prose, je suis sûre que vous vous êtes dit : "ouais, facile de prôner la montée en sensibilité quand on utilise boîtier qui bruite peu comme un Canon 5D".

C'est vrai... et faux.

Vrai parce qu'effectivement, pour une même scène à sensibilité égale et à la bonne exposition, un boîtier qui bruite peu fournira normalement de meilleures images qu'un boîtier moins performant. Avant d'avoir un 5D j'utilisais un 300D qui n'était pas mondialement connu pour sa bonne gestion du bruit aux hautes sensibilités et les images se sont bien entendu nettement améliorées sur le plan du bruit numérique lors de ce changement. Mais en exposant correctement, même à 1600 ISO il était possible de faire des photos utilisables (pour des tirages de taille raisonnable).

Faux parce que justement l'expérience prouve qu'en général un boîtier peu performant dans sa gestion du bruit numérique va d'autant plus bruiter une image sous-exposée! J'ai pu faire les mêmes tests avec  différents boîtiers réflex et bridge et les résultats montrent qu'un boîtier peu performant pardonne d'autant moins les écarts de sous-exposition.

Pour compliquer un peu plus les choses, pour un même boîtier, il apparaît que le logiciel utilisé pour le post-traitement des images a également sa part de responsabilité dans la montée du bruit numérique lors du rattrapage de photos sous-exposées donc les choses ne sont pas bêtement binaires ou linéaires (cette dernière constatation est issue de discussions avec d'autres photographes qui ont mené des comparaisons similaires avec deux voire trois logiciels différents sur les mêmes images de test).

Cela nous amène à la conclusion qu'il est impossible d'affirmer de manière définitive et péremptoire que "monter en sensibilité c'est TOUJOURS générer plus de bruit" (le discours habituel des numéribruitophobes), ni que "sous-exposer puis post-traiter c'est TOUJOURS générer plus de bruit que monter en sensibilité et exposer correctement" (le discours habituel des anti-numéribruitophobes dont je fais partie!).

Donc il vous appartient de vérifier avec votre boîtier et votre logiciel de traitement si vous pouvez vous permettre ou non une certaine dose de sous-exposition ou si vous avez plutôt intérêt à exploiter les plus hautes sensibilités de votre boîtier (et ce pour différents couples de sensibilités).

Pour ce faire, rien de plus simple ou presque (le mieux étant de travailler en mode manuel et sur trépied):

1) cadrez une scène comportant des tonalités allant du noir au blanc.
2) prenez une photo parfaitement exposée(*) à une sensibilité donnée (ex : 800ISO)
3) sans changer aucun autre réglage que la sensibilité que vous descendez d'un cran (ex : 400ISO), prenez une seconde photo qui sera donc sous-exposée d'1EV.
4) corrigez l'exposition de cette seconde photo lors du post-traitement afin de l'amener à la même exposition que la première (et ne modifiez rien d'autre, surtout pas la netteté, ni le lissage antibruit qui devra resté désactivé)
5) comparez les deux photos pour voir quelle solution donne le résultat le plus correct à vos yeux (exposer juste ou sous-exposer puis post-traiter)

(*) c'est à dire une photo qui ne nécessite AUCUNE correction d'exposition lors du post-traitement.

Vous pouvez/devez également comparer d'autres couples de sensibilités (200/100 ou 1600/800, etc) et même envisager des écarts d'exposition plus poussés (400/100 soit 2EV de sous-exposition!) mais on atteint ici des écarts qui ne pardonnent pas et plaident presque systématiquement en faveur de l'exposition juste à haute sensibilité plutôt qu'une sous-exposition rattrapée en post-traitement.

A l'issue de ces tests vous connaîtrez un peu mieux les véritables sensibilités ISO élevées auxquelles il n'est pas forcément intéressant de monter et celles qui se révèlent exploitables. Cette nouvelle barrière sera basée sur des vérifications méthodiques et non pas des suppositions voire des superstitions ou des conseils donnés à l'emporte-pièce par d'autres numéribruitophobes (qui s'ignorent peut-être).

La prochaine fois que vous ferez des photos où vous avez peur de monter en ISO, donnez vous une chance. Faites une photo comme vous le sentez, sans monter en ISO et en post-traitant pour récupérer l'exposition, mais faites également la même photo en montant s'il le faut à une sensibilité élevée pour atteindre la bonne exposition tout de suite (ou au minimum limiter la sous-exposition si l'exposition correcte est hors de portée). Comparez, vous serez probablement surpris(e) des résultats. Attention toutefois de ne pas tomber dans l'excès inverse qui consiste à choisir une sensibilité ISO trop élevée par rapport à ce qu'exigeraient les conditions de prise de vue.

Dites-vous bien que le bruit numérique est parfois inévitable, s'il n'y a pas beaucoup de lumière et que vous ne pouvez ni faire une pose longue sur trépied, ni ajouter ou augmenter la lumière, hé bien vous serez contraint(e) de travailler en haute sensibilité à main levée. Autant faire en sorte de minimiser le bruit numérique et de ne pas l'amplifier par erreur ou par peur.

Après ça, si le bruit numérique que vous obtenez n'est toujours pas acceptable en étant à l'exposition correcte, alors oui, le fait de prendre un boîtier plus moderne vous permettra probablement de gagner encore en qualité (et d'en tirer le meilleur parti en toute connaissance de cause).

En corollaire, je recommande également de s'intéresser à "l'exposition à droite" qui est une version améliorée de l'exposition correcte. Pour cela, on pourra consulter les liens suivants :
http://www.volkergilbertphoto.com/exposer_raw-2.html
http://bokeh.fr/blog/articles/histogramme-savoir-exposer-a-droite/

Voilà, c'est fini. Vous pouvez aller prendre une aspirine si je vous ai donné mal au crâne (désolée!).

PS : je me doute que cet article risque de provoquer bien des réactions/commentaires/critiques/questions/retours d'expérience et ils seront tous les bienvenus (même si je dois prendre quelques tomates sur la figure,même pas peur!), je m'efforcerai d'y répondre systématiquement.

PS2 : travaillant toujours en RAW je n'ai pas fait la comparaison JPEG/RAW (par pure flemme!) pour voir si pour un même boîtier il y avait une différence significative entre ces deux modes dans la gestion du bruit numérique lors des sous-expositions. Si quelqu'un veut le faire et veut partager ses résultats, je serai heureuse de compléter cet article en citant la source.