Réduire le bruit par la correction d’exposition

Les photographes qui font des photos dans des conditions difficiles comme lorsqu’il y a peu de luminosité ou lorsque les conditions de prises de vue (temps d’exposition et ouverture) imposent une forte sensibilité du capteur, ceux-là sont confrontés au problème de bruit dans l’image.
Je me trouve souvent dans le second cas lorsque je prends des oiseaux en vol près ou dans un bois par une journée sans soleil, cela m’oblige à monter en vitesse (1/2000 s à 1/3000 s) avec une ouverture maximum de f/5,6 ou f/6,3. Heureusement aujourd’hui avec un D850 je peux me permettre de monter en ISO sans trop de problème, mais ce n’était pas mon cas avant et ce n’est pas le cas de tout le monde.
Or, il existe une solution simple qui donne de bons résultats ; elle consiste à utiliser la correction d’exposition.
Rappel sur le bruit
Dès qu’un circuit électronique est alimenté en courant, l’agitation des électrons et d’autres phénomènes génèrent un signal parasitaire que l’on appelle « bruit ». Il se caractérise par un signal électrique de fond (courbes noires sur les graphes).
Lorsque le capteur photographique reçoit la lumière d’une scène il génère un signal de luminance (courbes rouges). Dès lors, il s’établit un rapport entre les deux signaux que l’on appelle « rapport signal sur bruit noté souvent RSB).
C’est ce rapport que nous percevons à l’œil.
Cela explique pourquoi nous remarquons plus de « bruit » dans les parties sombres de l’image car le RSB y est plus élevé que dans les parties plus lumineuses comme le montre les rapports dans les graphes ci-après.
Graphe de gauche, signal de luminance faible donc faible RSB ou pourcentage de bruit élevé (25 % pour l’exemple).
Graphe de droite, signal de luminance fort donc fort RSB ou pourcentage de bruit faible (10 % pour l’exemple).
Influence de la correction d’exposition
C’est une astuce connue de certains photographes.
À noter que les essais ci-après ont été réalisés avec un D850 dont le capteur est performant en RSB, mais ils sont suffisamment significatifs pour montrer le phénomène.
Prenons par exemple la photo d’une fleur dans un contexte peu lumineux et avec une longue focale nécessitant un temps d’exposition court. Pour cela je mets l’APN en ISO Auto et règle mes caractéristiques de prises de vue à 1/800 s –f/9 ; l’APN choisit alors ISO 18000.
Maintenant, sans rien changer à ces réglages, j’impose une correction de -2 IL L’APN choisit alors ISO 4000 soir une sensibilité 4,5 fois moindre et je prends une autre photo.
Voici les deux images Raw fournies par le capteur.
Nota : les images de gauche sont celles sans correction.
Maintenant dans un logiciel de traitement d’image, je corrige inversement l’exposition pour obtenir une image de luminosité au plus proche de celle prise sans correction.
Voici le résultat
Regardons de plus près

Je vous laisse conclure.
Et bonnes photos !

Merci. Très intéressant et très concluant.

Papout, merci pour ce cours

jmer92, clodany, de rien ; , partager son savoir est un plaisir lorsqu'il est bien reçu.

"note ça dans un coin de sa tête"

Merci Papout

J'ai un bémol à apporter à cette technique, ou plutôt 2.
C'est une discussion que nous avions eu ailleurs avec d'autres photographes.

La première chose, c'est que tous les capteurs n'encaissent pas de la même façon la sous ex.
Nous avions comparé 3 appareils et pour l'un deux, le fait d'augmenter l'expo en post traitement donnait une image plus bruitée que l'image témoin. Il y a un temps où DPReview publiait cela sur ses tests, le rendu d'une photo en forçant + 2/3/4... EV sur une photo du boitier testé.
(Et en l'occurence cela dépend également du traitement numérique réalisé par le boitier et du traitement numérique réalisé par le logiciel utilisé : tous ne procèdent pas avec les mêmes algo et avec les mêmes résultats).
Je conseille donc de tester avec son appareil et son logiciel de retouche pour valider cela sur son cas précis.

Et le deuxième point correspond au risque suivant (risque qui augmente plus on sous expose la photo) : en sous exposant, il se peut que l'un des canaux de couleurs RVB arrive au noir et dans ce cas, lorsque l'on récupère l'expo en post traitement et bien on récupère une belle dérive colorimétrique...
Donc être très prudent lorsque l'on fait cela. Bien vérifier l'histogramme RVB (et pas l'histogramme global qui ne montre pas si l'un des canaux pose problème).
A noter aussi que ce conseil vaut de la même façon pour veux qui "exposent à droite" (car les capteurs gèrent plus de nuances dans les HL que dans les BL), et qui peuvent donc griller un des canaux de couleurs (sans que cela se voit sur l'histo global), et au moment de rattaper l'exposition : dérive colorimétrique car l'info d'une des couleurs a été perdue/saturée avant les autres.

Papout, en lisant ton article il me vient une question.
Comment est modifiée électroniquement la sensibilité d'un capteur et qu'est ce qui fait que cette modification augmente le bruit ?
Mes vieilles connaissance d’électroniques du lycée me font penser à un courant de polarisation plus ou moins élevé pour obtenir la sensibilité voulue, ce qui augmenterait de fait le bruit. J'ai bon ?

Gief Kan,
je suis d'accord sur tes remarques fondées. Mais il ne m'est possible de rentrer trop profondément dans des considérations technologiques d'autant que je ne possède pas les caractéristiques fondamentales des capteurs et les fonctionnalités physiques des logiciels de traitement ; et puis ce serait trop compliqué à expliquer eet peut être même à comprendre pour moi.

Djoule,
Je ne sais pas exactement comment est générée la sensibilité équivalente ISO pour un capteur si ce n'est que par l'amplification du signal et probablement comme tu le suggères par une polarisation permettant l'accélération des électrons issus de la transformation photons/électrons par le capteur.

Depuis le déterrage du sujet, il y a quelque chose qui me turlupine avec cette méthode.

Admettons que sur une PdV donnée on ait un RSB de 20%. En appliquant une correction de -2EV on abaisse le niveau de bruit, mais on abaisse également le signal de la PdV d'autant. Donc le RSB devrait être sensiblement le même.
Et en remontant de 2EV en PT, on remonte le signal ET le bruit donc on devrait se retrouver avec le même RSB de 20%.
Or ta démonstration en image tend à montrer une différence

Salut ami Djoule, On ne peut pas expliquer tout et particulièrement lorsque tu n'es pas l'auteur des inventions, des créations, des réalisations, des modifications, etc.
Je pense qu'il y a deux facteurs qui peuvent expliquer cela :
-1- l'augmentation de la sensibilité est une amplification qui n'est pas globale et égale, elle se fait électroniquement par exemple en changeant la polarisation du capteur, ce qui veut dire que le bruit n'augmente pas forcément dans la même proportion que le signal,
-2- cette augmentation n'est pas linéaire, elle a tendance a être plutôt logarithmique. J'ai remarqué cela lorsque tu prends une photo dans des conditions de luminosité moyenne avec une sensibilité basse et la même photo avec une sensibilité haute ; les résultats ne sont pas les mêmes (à énergie entrante égale évidemment, par exemple en jouant sur le temps de pose).
C'est une réflexion et non une réponse j'en conviens, mais je ne sais pas tout et ne peut pas tout expliquer.

Papout a écrit :mer. 18 déc. 2019 09:59 C'est une réflexion et non une réponse j'en conviens, mais je ne sais pas tout et ne peut pas tout expliquer.

Encore une illusion qui s'en va

Je suis d'accord avec Papout, je ne pense pas que nous ayons tous les éléments pour l'expliquer.
Ce qui est certain c'est que ce sont deux process identiques dans le principe mais implémentés différement.
Que ce soit les fabriquants de boitiers ou les éditeurs de logiciels, tous ont leur propres algorithmes (sur lesquels ils se gardent bien de communiquer) pour amplifier le signal (entre la lecture physique du capteur et la génération du raw) ou pour augmenter l'expo dans le développement du raw...
D'où mon conseil de faire des tests avec son matos, son logiciel de traitement pour voir ce qu'il en est dans ton cas précis, et voir la meilleure stratégie à appliquer dans ces cas là.

La proposition de l'ami Gief Kan, me paraît satisfaisante, pour ne pas dire "intelligente".

Papout a écrit : mer. 18 déc. 2019 12:37 La proposition de l'ami Gief Kan, me paraît satisfaisante, pour ne pas dire "intelligente".

je pense que l'on peut oser le mot sans problème

je vais faire mes essais de mon côté

Je viens de retrouver ça dans une page de mes favoris:

L’ISO Invariance (en rouge dans la colonne Read Noise ISO) : Certains capteurs ont une valeur Read Noise ISO inférieure à la Low Light Iso, la sensibilité recommandée pour un minimum de bruit, par exemple le Nikon D700 a une Low Light ISO à 2475 et une Read Noise ISO de 1275, cela veut dire qu’avec ce boitier, vous obtiendrez le même résultat en postproduction, mais avec une meilleure amplitude dynamique à 1275 ISO. A savoir que l’invariance ISO est une propriété de certains capteurs qui vous permet d’éclaircir votre photo en postproduction (à condition de travailler en RAW) sans être pénalisé par le bruit numérique au lieu de monter votre sensibilité ISO directement sur votre boitier à la prise de vue.

en provenance de cette page

Le post est un peu vieux, donc le tableau Excel ne comprend malheureusement pas les appareils récents.