Tutoriel 5 – la prise de vue : flou ou net ? – page 3 : le bruit
Sommaire du 5e tutoriel
L’influence de la sensibilité ISO : le bruit
En photographie, le « bruit numérique » consiste en la dégradation progressive de la qualité d’image au fur et à mesure que l’on augmente la sensibilité ISO du capteur. Au temps de l’argentique, ce bruit s’appelait « grain », car il faisait référence aux grains d’argent de la pellicule.
Le bruit est d’origine électrique : sur tout circuit électronique, en l’absence de tout signal électrique entrant, il apparaît des petites fluctuations aléatoires de courant dont le niveau augmente avec la température. Ce phénomène est bien connu en acoustique (d’ou le nom de « bruit »)
On le retrouve en photographie numérique. Les photosites du capteur transforment l’intensité lumineuse reçue en courant électrique. Le capteur d’un appareil photo numérique n’a en réalité qu’un seul niveau de sensibilité, à l’instar du film argentique. Lorsque l’utilisateur augmente la sensibilité ISO, l’appareil ne fait que changer l’amplification des signaux fournis par les photosites du capteur.
En photographiant des zones sombres, la quantité de lumière reçue étant très petite, le signal électrique qui en résulte est faible et du même niveau que le bruit électronique auquel il se mélange. À une sensibilité élevée, on amplifie le bruit en même temps que le signal utile.
Sur une zone photographiée sombre et unie, les différents photosites du capteur devraient donner la même information. En fait, avec le bruit électronique superposé, on va observer, d’un pixel à l’autre, des variations d’intensité et de couleur.
La limitation de la sensibilité ISO permet donc de limiter le bruit d’image, voire de le supprimer. Mais cette limitation a ses contreparties. Elle doit être compensée par une augmentation du temps de pose ou de l’ouverture.
Le bruit se traduit sous 2 aspects : le bruit de luminance (granulation de l’image) et le bruit de chrominance (moutonnement rouge/vert). Il en résulte une légère impression de flou ou de manque de piqué.
Le bruit numérique étant surtout présent dans les zones sombres, il est possible, pour optimiser une photographie, d’exposer à droite lors d’une prise de vue, c’est-à-dire de l’exposer le plus possible (à la limite de la surexposition), pour ensuite l’assombrir en post-traitement.
Le terme ‘exposer à droite’ est dû à la forme de l’histogramme de distribution des intensités de la photo, qui est décalé vers la droite (indiquant que les pixels sont très clairs, car très exposés).
Remarque : il peut être préférable d’augmenter l’ISO lors de la prise de vue plutôt que de capturer une photo trop sombre et de l’éclaircir fortement en post-traitement.
Les capteurs de reflex plein format (24*36mm) sont moins sujets aux problèmes de bruit. Leurs photosites étant plus grands que ceux des compacts, ils reçoivent plus de lumière à traiter, ce qui augmente le rapport signal/bruit et améliore la qualité d’image. En plus du capteur, d’autres paramètres comme le traitement du signal influent sur la qualité de l’image et la gestion (suppression) du bruit.
Comment l’éviter ? Il faut savoir qu’on ne peut inhiber entièrement le phénomène physique à l’origine de la création du bruit. Même sans lumière, le signal parasite, dit « bruit d’obscurité », est présent. On peut tout de même tenter le réduire :
A la prise de vue : sur les appareils récents, le processeur présent dans l’appareil photo est puissant et capable de « traiter » l’image pour réduire le bruit. Le fichier au format JPEG qui en résulte est alors de bonne qualité jusqu’à des sensibilités élevées.
En post-traitement : les logiciels récents (et tout particulièrement DxoPhotolab) sont particulièrement performants pour supprimer toute influence du bruit jusqu’à des sensibilités de 12500 ISO sur des reflex plein format et jusqu’à 6400ISO sur des appareils hybrides au format 4/3. Dans ce cas il est indispensable d’enregistrer les images au format RAW sur l’appareil photo.
Une autre influence de la sensibilité ISO :
la dynamique du capteur
Avec une scène photographiée très contrastée, il est possible que l’appareil photo ne puisse pas enregistrer à la fois ce que voit l’œil dans les parties lumineuses et dans les parties sombres.
La différence de luminosité maximum pouvant être enregistrée sans zones cramées ou bouchées est appelée la dynamique du capteur et peut s’exprimer en indice de lumination. Cette dynamique du capteur est beaucoup plus faible que celle de l’œil.
Cette dynamique peut atteindre 14 IL pour les appareils les plus performants et de 10 à 12 IL pour les appareils plus courants. À condition toutefois de choisir le format RAW pour enregistrer l’image et surtout de choisir la plus faible des sensibilités ISO de l’APN. (Pour le format JPEG la dynamique est de l’ordre de 8 IL)
En effet, cette dynamique, c’est-à-dire la plage de luminosité maximale enregistrable sans perte d’information à la fois dans les parties lumineuses et sombres de l’image, se dégrade rapidement avec l’augmentation de la sensibilité ISO. En moyenne, comptez un IL de perte à chaque doublement de la sensibilité.
