1ière PARTIE : LA THEORIE

Les écarts de luminosité dans la nature peuvent être très importants au point que ni un capteur ni un écran et encore moins du papier photo ne sont capables de les restituer. Aucune image ne contiendra autant de nuances (de couleurs) que dans la réalité.

 

La photo HDR est une technique qui permet d'arriver à montrer des nuances et du détail le plus souvent des paysages naturels qui en contiennent beaucoup, avec des enregistrements JPEG qui sont pauvres sur ce plan là.

Comment ça marche ?

On va faire une analogie avec le son : la musique produite par un orchestre a une grande dynamique, ça veut dire qu'elle contient des sons de très faible intensité (la note du triangle seul) et de très fortes intensités (la totalité des instruments jouant ensemble). Si vous écoutez un concert à la radio la nuit dans votre maison de campagne, vous parviendrez à entendre les 2, mais si vous écoutez la même musique en voiture dans les embouteillages, soit vous vous détruisez les tympans, soit vous n'entendrez pas une grande partie de la partition jouée. Pour que tout soit audible, les radios émettent en haute fidélité sur modulation de fréquence (MF) un son compressé en dynamique, c'est à dire que l’écart en décibel (unité de mesure de l'intensité du son) est par exemple 10 fois moins important qu'en réalité (10 db au lieu de 100 qui est la limite supportable pour l'oreille humaine). Avec cette compression, tous les instruments deviennent audibles, un autre avantage est que la parole est plus facilement distinguée même sur un bruit de fond.

 

Seul un écran HDR permet de restituer une image qui contient des parties très claires et d'autres très sombres mais pas un support papier ou un écran ordinaire. Un logiciel sera capable néanmoins d'étager les nuances avec des écarts de lumières extrêmes moins importants. Une image JPEG est constituée de 256 niveaux de gris, celle d'un capteur 4096 à 65536 selon sa performance, mais l'image réelle peut en contenir bien plus encore. Il faudra donc enregistrer plusieurs images. Par exemple, une qui va contenir les tons sombres une pour les tons moyens et une pour les tons clairs. L'écart enregistré pourra être alors très grand (> 1 million). Le logiciel HDR réparti les tons en seulement 256 niveaux de gris, de façon à ce que tous les niveaux soit apparemment présents sur l'image.

 

Cela paraît enfantin à faire, puisqu'il ne s'agit que d'une question d'échelle, un peu comme lorsqu'on agrandit ou réduit les dimensions d'une image. En fait c'est beaucoup plus compliqué car il faut agir sur 3 couleurs en même temps (bleu, vert et rouge) et que le résultat final conserve les teintes originales qui sont un mélange de ces trois couleurs de base. Sans parler des problèmes de restitution de contraste.

Sur l'image ci-dessus, on doit pouvoir distinguer aussi bien les 3 carrés clairs A,B,C que les 3 plus sombres X,Y,et Z sur un écran normalement bien réglé. Mais seul un écran HDR permettrait de distinguer un très grand nombre de carrés.

Sans vouloir leur faire de la pub, les écrans Mac donnent de meilleurs résultats que les autres, mais je n'ai pas passé en revue tous les écrans.

 

UN EXEMPLE SIMPLE ET RAPIDE :

Sur les images suivantes, il fait très sombre dans le petit tunnel, et les rochers clairs sont brûlés par le soleil, on ne perçoit donc plus de détails dans différentes zones de l'image. A la suite, on a quelques exemples de conversion qui vont de la tentative d'éclairage, à l'ambiance maléfique ou presque dessinée. Le logiciel HDR permet toute sorte d'effets.

La 1ière image est au format JPEG : dans le tunnel sombre les détails de la roche disparaissent et sous le soleil aussi.

La 2ième image est volontairement grise donnant une ambiance "lourde".

La 3ième est supposée faire apparaître le plus de détals possible.

La dernière se rapproche du dessin.

Cliquer sur une image et faire défiler le diaporama pour voir des agrandissements.

Le traitement HDR peut donner des résultats surprenants comme le montre les exemples ci-dessus. La plupart du temps c'est assez moche, mais quelques fois il est possible de donner une ambiance très particulière, voire à la limite du dessin qui reste "artistique".

 

Un logiciel libre et gratuit :

Luminance HDR (Windows et Mac) ou son équivalent Qtpfsgui (Linux)

Information et téléchargement sur le site :  LUMINANCE HDR

Les utilisateurs de Gimp peuvent télécharger le plugin : Exposure Blend

et l'installer.

 

TO BE OR NOT TO BE?

Je me suis lancé dans la HDR : avec quelques difficultés car les logiciels ne sont pas très intuitifs. Notamment je n'ai pas trouvé d'autre moyen que de faire des dizaines d'essais pour voir comment évoluait le résultat en modifiant doucement chaque paramètre. C'est long, très long...

Il y a quelques temps, je me suis rendu compte que le terme employé était impropre, en effet une image RAW est déjà une image HDR puisqu'elle peut être codée avec 12 à 16 bits par couleur, alors qu'une image jpeg, 8 seulement. Cette image une fois convertie en TIFF 16 bits est encore HDR, mais nous ne pouvons le voir que si on dispose d'un écran HDR (c'est à dire capable de restituer toute les nuances du + sombre au + lumineux). Mais en aucun cas un papier aussi éclatant soit-il ne pourra restituer une dynamique aussi importante.
 
En conclusion, ce que nous faisons, c'est de la compression de dynamique (un peu comme cela se fait avec le son afin qu'il soit audible même dans une ambiance bruyante, cf plus haut).
Nota : le fait d'utiliser le bracketing d'expo pour faire comme si on partait d'une image codée sur 36 bits ou + ne change rien.

Que pensez-vous de cet abus de language?

 



2ième PARTIE : LA PRATIQUE

Petite initiation au logiciel Luminance, à l'ouverture, il se présente comme ça :

Pour commencer il faut cliquer sur l'outil en haut à gauche "Nouveau HDR". Une nouvelle fenêtre apparait :

En cliquant sur le "+" on sélectionne dans l'explorateur un ensemble d'images exposées différemment et on les ouvre. Ici il y en a 3 dont l'une est surexposée, l'autre sous exposée. Il faut indiquer avec le curseur, à droite, l'écart d'exposition (ici +1 et -1 EV, on voit que l'image sélectionnée est surexposée).

 

Pour des images qui présentent des écarts de luminosité encore plus importants, il faut multiplier le nombre d'images et augmenter l'écart, par exemple 7 images exposées à -3, -2, -1, 0, +1 ,+2, +3 EV ou plus...

 

Si les images ont été prises sans trépied, il est préférable de cocher "Alignement automatique".

En cliquant sur "Suivant>", une fenêtre apparait :

Il faut choisir un profil.

Je ne connais pas encore l'influence de ce paramètre,

J'ai toujours pris le premier par défaut.

 

En cliquant sur "Terminer", on revient à l'écran du début, mais avec une image.

Examinons les principales fonctions :

1) Les opérateurs sont des programmes informatiques qui portent le nom de leur inventeur. Mantiuk'08 et  Reinhard'05 donnent de bons résultats, les autres donnent des graphismes très typés. Les premières fois, il faut faire plusieurs essais en modifiant les paramètres pour arriver à quelque chose de satisfaisant.

2) La dimension de sortie permet d'aller vite lorsqu'elle est petite, mais attention, ça ne donne aucune idée de ce que sera le résultat avec une grande dimension. Il faudra surveiller la barre de progression en bas, lorsqu'on choisi une dimension importante, le calcul peut être long avec une machine peu performante.

3) Cliquer sur "Tonemapper" pour lancer le calcul, et patience...

4) Enregistrer le résultat sous le nom que vous voulez. Par défaut, le logiciel propose un nom contenant l'opérateur et les paramètres choisis, cela évite de prendre des notes, il suffira de le lire pour le réutiliser plus tard quand vous trouvez des résultats intéressants.

 

 

Voici un exemple :

Nous allons nous intéresser à ce qui se passe à l'ombre des grands arbres, en faisant un agrandissement à 100% à l'intérieur du cadre violet.

L'image ci-dessous est un JPG simple fourni par le boitier. On discerne mal ce qui se trouve à l'ombre.

L'image suivante est une pseudo HDR : à partir d'un même RAW, on tire 3 JPG  en décalant la luminosité d'un EV. Comme expliqué plus haut, il faut les charger et les traiter. Pas besoin d'alignement, les images sont les mêmes. On voit les bambous qui étaient invisibles dans l'image précédente avec pas mal de détails.

L'image suivante est une HDR réalisée automatiquement par un boitier EM5 mark II avec 4 images prises en rafale. C'est pratique, rapide, mais les couleurs sont rarement satisfaisantes, le flou provient en parti du fait que la prise de vue est faite à main levée.

Cette dernière image est est une vraie image HDR, issue de 3 JPG  traitées avec un autre opérateur : les couleurs sont lumineuses, le cèdre bleu est bien identifiable, mais on voit apparaître des artefacts chromatiques. Ce défaut est certainement dû à des écarts d'expo trop importants qui ne se justifiaient sans doute pas. Mais je voulais qu'ils soit supérieur à 1EV pour avoir un résultat différent de la pseudo HDR.

En conclusion : faire de la HDR est long et fastidieux, tant à la prise de vue qu'au traitement. Il me semble qu'il ne faut l'employer que dans des cas extrêmes. Le traitement du RAW permet déjà de récupérer les hautes et basses lumières jusqu'à un certain point.

Un cas beaucoup plus courant, c'est l'inverse de cet exemple : une prise de vue dans un intérieur très sombre parce que soleil est très haut. Il entre donc peu de lumière dans la pièce et l'extérieur est très lumineux. Il n'y a pas vraiment de limite, avec 9 JPG on peut avoir autant de détails dans la pièce qu'à l'extérieur.