Tutorial :Technique pour obtenir la meilleure exposition lors de la prise de vue

[dann]

Pour ceux qui se demandent ce que veut dire ETTR et UniWB, voici les explications.

1. Propriété des capteurs
Les capteurs des appareils numériques ont une propriété qui fait qu'ils sont plus "sensibles" dans les hautes lumières que dans les basses.
Si par exemple l'intensité lumineuse capturée est codée sur 12 bits, cela donne la possibilité de représenter 2^12=4096 intensités lumineuses différentes.
Or il se trouve que ces valeurs ne sont pas réparties de façon uniforme. Ainsi la moitié de ces valeurs sert à coder les plus hautes lumières.
Donc il reste 2048 valeurs pour coder toutes les autres lumières. Mais il se trouve que le même principe s'applique encore.
C'est à dire que la moitié des 2048 valeurs restantes sert à coder l'intervalle de lumière (f-stop) suivant, etc.
Si bien que quand on arrive dans les basses lumières il ne reste pratiquement plus que 128 valeurs pour les coder.

2. ETTR
ETTR est l'abréviation de Expose To The Right, qui veut dire que lors de la prise de vue, il faut essayer de faire en sorte que l'histogramme soit le plus possible décalé à droite (sans avoir de saturation) de manière à récolter le plus d'informations possibles puisque comme on vient de le voir c'est dans les hautes lumières qu'il y a le plus de possibilités de coder des niveaux différents.
Ainsi si on veut capturer le plus d'informations,il convient de faire en sorte que l'histogramme affiché par l'appareil soit le plus possible décalé vers la droite au moment de la prise de vue, quitte à le recentrer ensuite dans la phase de conversion.

3. UniWB
Le problème qui se pose alors est que l'histogramme affiché par l'appareil n'est pas l'histogramme des valeurs brutes (raw) issues du capteurs. Il s'agit de l'histogramme RVB de l'image JPEG construite par l'appareil une fois les données raw converties. Cette conversion transforme les données raw en leur appliquant par exemple un style, d'image, du contraste, de la saturation, etc. Si bien que une fois la conversion achevée, il est fort possible que l'histogramme RVB indiqué par l'appareil indique des surexpositions alors qu'en réalité il n'y en a pas dans les données brutes. Cela va vous obliger à reprendre votre prise de vue en sous-exposant un peu (et donc à perdre de l'information) alors que vous pourriez en gardant le fichier raw initial sous-exposer un peu dans le logiciel de conversion sans perte d'information.

Donc, ce qu'il nous faudrait c'est d'avoir sur nos appareils, un affichage de l'histogramme RAW comme dans DPP pour pouvoir voir s'il y a saturation des données raw ou pas. Comme la plupart des appareils n'offrent pas cette possibilité, la technique utilisée consiste à essayer de faire en sorte que l'histogramme RVB affiché par l'appareil soit le plus possible proche de l'histogramme raw des données brutes. Comment faire ?

Eh bien, il faut déjà commencer par utiliser dans l'appareil un style d'image neutre. Ensuite mettre les réglages de contraste, saturation et netteté à 0 (certains préconisent de mettre les contraste et la saturation à -4 même). Enfin il y a le problème du réglage de la balance des blancs qui peut affecter énormément les données raw. Pourquoi ?

Comme vous le savez les photosites des capteurs, sont sensibles aux intensités lumineuses pas aux couleurs. Pour avoir les couleurs, un filtre est appliqué devant chaque photosite de la façon suivante : une ligne alterne des filtres verts et bleus et la ligne suivante alterne des filtres verts et rouges (du coup il y a 2 fois plus de filtres verts que de rouges ou de bleus, cela est dû parait-il au fait que l'oeil humain serait plus sensible au vert).

Pour corriger la balance des blancs la technique employée consiste en réalité à multiplier les valeurs bleues et rouges par certains coefficients de manière à réequilibrer les couleurs (on ne touche pas aux valeurs vertes). Ainsi par exemple pour la balance des blancs correspondant à la lumière du jour, les valeurs rouges sont multipliées dans le cas du 5D par 2,02 et les bleues par 1,48. L'application de la balance des blancs peut donc engendrer une saturation des valeurs dans l'histogramme RVB au final.

C'est pourquoi, pour rester le plus proche de l'histogramme RAW, il faut trouver une balance des blancs telle que les valeurs bleues et rouges soient multipliées par 1 et donc ne soient pas modifiées. C'est ce qu'on appelle la balance des blancs unitaire.

Cette balance des blancs unitaire a pour effet de produire des vignettes de couleur verte. C'est normal.
Pour obtenir cette balance des blancs certains prennent une photo (noire) en gardant le bouchon sur l'objectif, d'autres en prenant une photo d'une source lumineuse de manière à saturer tous les canaux et d'autres encore en prenant une photo d'une carte de couleur magenta. Puis d'utiliser le fichier obtenu comme référence de gris pour la balance des blancs personnalisée dans l'appareil.

Pour ma part j'ai simplement téléchargé le fichier correspondant à mon appareil ici : http://www.guillermoluijk.com/tutorial/uniwb/index_en.htm (voir à la fin de la page). Ce fichier me donne comme facteur multiplicatif pour mon appareil, 0,992 pour le rouge et 1.003 pour le bleu ce qui est très proche du 1 recherché.

En utilisant ce fichier comme référence pour régler la balances des blancs personnalisé dans l'appareil et en réglant dans l'appareil le style d'image à neutre, le contraste à 0, la saturation à 0, la netteté à 0, l'histogramme RVB affiché par votre appareil sera alors plus proche du vrai histogramme raw et vous pourrez alors appliquer l'ETTR de façon plus optimale.

Dans un prochain fil, je vous livrerai une petite astuce pour approcher encore plus de la balance des blancs unitaire idéale.

[Nikojorj]

Les capteurs des appareils numériques ont une propriété qui fait qu'ils sont plus "sensibles" dans les hautes lumières que dans les basses.

Juste pour chipoter un peu... Ce n'est pas la capture linéaire qui justifie l'expo à droite en pratique, mais le fait que en numérique le bruit soit dans les ombres ; exposer à droite permet essentiellement de maximiser le rapport signal/bruit (ie la dynamique). C'est pas moi qui le dit .

C'est du chipotage parce ça n'empêche pas qu'il soit très utile d'exposer à droite, mais comprendre à quoi ça sert permet de savoir quand est-ce qu'on en a le plus besoin (quand on a le plus besoin de dynamique).

faire en sorte que l'histogramme soit le plus possible décalé à droite (sans avoir de saturation)

Pour juste rephraser : il ne faut pas cramer aucun canal R, V ou B dans une zone où on en aura besoin.
Et comme certains dérawtiseurs savent mieux que d'autres récupérer des zones avec un seul canal cramé (LR4 fait ça plutôt pas mal par exemple), la limite est déjà un peu floue à ce niveau.
Après, il faut choisir ce qu'on veut cramer et ce qu'on veut garder avec du détail mais c'est plus simple (ne rien cramer en dehors de reflets spéculaires ou autre soleil dans le champ est une règle communément admise).

Dans un prochain fil, je vous livrerai une petite astuce pour approcher encore plus de la balance des blancs unitaire idéale.

Désolé de casser le suspense mais c'est plus simple que de charger l'image :
1 avec la plupart des appareils (même pas forcément canon). faire une BdB perso sur une image complètement toute cramée genre 10s en plein soleil à ISO100,
2 encore plus simple, mettre les coeffs à 1 dans Magic Lantern    (spécifique canon là).
NB ce fil gagnerait à être déplacé dans "forum pratique" car il ne concerne pas que DPP, de loin!

[dann]

Merci pour ces compléments.

Désolé de casser le suspense mais c'est plus simple que de charger l'image :
1 avec la plupart des appareils (même pas forcément canon). faire une BdB perso sur une image complètement toute cramée genre 10s en plein soleil à ISO100,

Oui je l'avais indiqué ça mais le problème c'est que ça ne marche pas avec tous les appareils...
"Pour obtenir cette balance des blancs certains prennent une photo (noire) en gardant le bouchon sur l'objectif, d'autres en prenant une photo d'une source lumineuse de manière à saturer tous les canaux et d'autres encore en prenant une photo d'une carte de couleur magenta. Puis d'utiliser le fichier obtenu comme référence de gris pour la balance des blancs personnalisée dans l'appareil."

2 encore plus simple, mettre les coeffs à 1 dans Magic Lantern    (spécifique canon là).

Ca je ne connaissais pas. Merci pour l'info.
Une rapide recherche sur google indique qu'il s'agit d'une extension (certes reversible) du firmware de certains appareils (pas tous).
Je pense que beaucoup hésiteront à toucher au firmware de leur appareil...
As-tu testé ? peux-tu nous en dire plus ?

[Nikojorj]

Cf. http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,164668.0.html par exemple.
Guère vu d'effets secondaires.

[Samoreen]

Ce n'est pas la capture linéaire qui justifie l'expo à droite en pratique, mais le fait que en numérique le bruit soit dans les ombres.

Chipotons, chipotons,... 

En fait, c'est la combinaison des deux, pour être précis. La capture linéaire implique que plus on va vers les zones sombres, moins on a la possibilité de représenter des nuances différentes (on perd une puissance de 2 avec chaque diaph). C'est un fait mathématique directement lié au numérique (bien qu'imaginer des capteurs capables de moduler l'amplification en fonction du niveau d'entrée ne soit pas absolument aberrant : c'est exactement ce que l'on fait en temps réel dans les aides auditives - le jour où l'on saura imiter ce comportement avec un capteur, on aura quelque chose qui ressemble à un film). Mais actuellement, si on suppose une plage dynamique disons de 10 diaphs (de 0 à 9), en zone 0, j'ai 512 fois moins de niveaux possibles qu'en zone 9. Et il se trouve que c'est justement dans les zones de tons où l'on a le moins de possibilités de représenter les détails que le bruit se manifeste logiquement le plus.

Même si le problème du bruit n'existait pas, il n'en reste pas moins que la capture linéaire est un problème en soi. Exposer à droite permet donc de capturer des détails dans les zones les plus sombres, détails et nuances qui n'apparaîtront pas ou moins si on décale l'histogramme vers la gauche.

[Samoreen]

Mais actuellement, si on suppose une plage dynamique disons de 10 diaphs (de 0 à 9), en zone 0, j'ai 512 fois moins de niveaux possibles qu'en zone 9.

Pour être encore plus précis : si j'utilise un capteur qui fonctionne en 12 bits, cela signifie que pour la zone 9 (la plus claire), je dispose de 4096 niveaux de représentation différents alors que dans la zone la plus sombre (0), je n'en ai plus que 8. Ce qui rejoint les calculs présentés plus haut. Même si je n'ai pas de problème de bruit, ça vaut le coup de faire attention...

[Vbloc]

Comme si, dans la vraie vie, on avait toujours la possibilité de surexposer nos images. Pour moi, "exposer à droite" ça veut dire, soit monter en sensibilité, soit diminuer la vitesse, soit ouvrir mon diaph.

L'exposition "à droite", c'est bon pour ceux qui n'ont pas de contraintes : ceux qui font du studio ou du paysage. Les autres sont sans doute comme moi : ils préfèrent avoir un peu de bruit dans les noirs qu'une photo floue.

[JamesBond]

[...] Je pense que beaucoup hésiteront à toucher au firmware de leur appareil...[...]

D'après ce que j'ai compris, le firmware du boîtier reste intouché. ML qui réside dans la carte CF dialogue avec le Firmware d'origine sans l'écraser ; sorte de "logiciel" additionnel en quelque sorte. On peut ainsi travailler sans ou avec, selon la carte CF introduite dans l'appareil.

[Nikojorj]

Chipotons, chipotons,... 

En espagnol http://www.guillermoluijk.com/article/ettr3/index.htm (sinon y'a un lien vers un gougueulebabelfish en anglais mais c'est illisible comme d'hab)

En gros, le bruit très présent dans les ombres couvre ces soucis de quantifications, comme bien montré dans l'illustration suivante issue de cet article :

Et la réduction du bruit en exposant à droite est elle bien réelle.

Avec des images sans bruit (difficile!) ça serait sans doute autre chose.

Les autres sont sans doute comme moi : ils préfèrent avoir un peu de bruit dans les noirs qu'une photo floue.

Tout le monde est comme toi : l'expo à droite fait partie d'un ensemble de contraintes avec lequel le photographe se dépatouille au mieux...

[dideos]

Chipotons, chipotons,... 

En fait, c'est la combinaison des deux, pour être précis. La capture linéaire implique que plus on va vers les zones sombres, moins on a la possibilité de représenter des nuances différentes (on perd une puissance de 2 avec chaque diaph). C'est un fait mathématique directement lié au numérique (bien qu'imaginer des capteurs capables de moduler l'amplification en fonction du niveau d'entrée ne soit pas absolument aberrant : c'est exactement ce que l'on fait en temps réel dans les aides auditives - le jour où l'on saura imiter ce comportement avec un capteur, on aura quelque chose qui ressemble à un film). Mais actuellement, si on suppose une plage dynamique disons de 10 diaphs (de 0 à 9), en zone 0, j'ai 512 fois moins de niveaux possibles qu'en zone 9. Et il se trouve que c'est justement dans les zones de tons où l'on a le moins de possibilités de représenter les détails que le bruit se manifeste logiquement le plus.

Même si le problème du bruit n'existait pas, il n'en reste pas moins que la capture linéaire est un problème en soi. Exposer à droite permet donc de capturer des détails dans les zones les plus sombres, détails et nuances qui n'apparaîtront pas ou moins si on décale l'histogramme vers la gauche.

Le probleme du bruit dans les ombres c'est surtout que si le capteur est linéaire, la visualisation finale - que ce soit en jpeg ou pas - ne l'est pas. La courbe appliquée pour rendre l'image regardable a une pente de 5-6 a l'origine, autrement dit le bruit a bas niveau est amplifié d'un facteur 5 ou 6 par rapport au niveau qu'il aurait si l'image était regardée en mode linéaire.

[Nikojorj]

Le probleme du bruit dans les ombres c'est surtout que si le capteur est linéaire, la visualisation finale - que ce soit en jpeg ou pas - ne l'est pas. La courbe appliquée pour rendre l'image regardable a une pente de 5-6 a l'origine, autrement dit le bruit a bas niveau est amplifié d'un facteur 5 ou 6 par rapport au niveau qu'il aurait si l'image était regardée en mode linéaire.

Tu peux aussi dire que dans une image en mode linéaire, le contraste des ombres est baissé d'un facteur 5 à 6 par rapport à notre vision!
Plus c'est qu'on pédale moins vite, hein...

Et en plus c'est efficacement caché par le noir, le bruit devien invisible. Je sens que le nouveau Canon pourrait voir ses performances décuplées... nan j'ai rien dit.

[rsp]

(bien qu'imaginer des capteurs capables de moduler l'amplification en fonction du niveau d'entrée ne soit pas absolument aberrant : c'est exactement ce que l'on fait en temps réel dans les aides auditives - le jour où l'on saura imiter ce comportement avec un capteur, on aura quelque chose qui ressemble à un film).

J'ai utilisé il y a très longtemps des DAC-LOG, donc des convertisseurs numérique / analogique fournissant directement une courbe non linéaire, en l'occurrence logarithmique. Il me semble bien que l'inverse (ADC LOG) existait aussi quoiqu'on trouve souvent plus simple d'utiliser un capteur non linéaire (une diode) et un codeur linéaire.
(aparté : au cœur des ADC il y a souvent un DAC).