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Introduction au HDR.  

Résumé :   Lors de certaines prises de vue avec un appareil photo numérique,les conditions de lumière rencontrées peuvent dépasser la capacité du capteur à saisir les différentes intensités qui se présentent. On doir alors faire un choix qui ne nous laissera p
   - 1 Comment faire pour le HDR ? (1/1). 

Comment faire pour le HDR ? (1/1)  

Définition

HDR signifie "High dynamic range imaging" ou "HDRI", en bon français: "imagerie à grande gamme dynamique" (ce qui contraste avec LDR - "Low Dynamic Range" ou "basse gamme dynamique"). Il consiste en un ensemble de techniques numériques permettant d'obtenir une vaste plage dynamique dans une image, telle qu'on la rencontre dans une scène réelle. En fin de compte, on attribue plus de valeurs à un même pixel, qu'un capteur n'est capable de faire.

Procédé

En 2006, seuls les appareils Fuji FinePix S3 Pro (reflex) et Fuji FinePix F700 (compact) pouvaient produire des photos à grande gamme dynamique grâce à l'utilisation de photodiodes particulières. Plus récemment, la plupart des reflex numériques sont capables d'augmenter la plage dynamique du capteur avec le système "Dynamic Range Enlargement", mais les résultats ne sont pas tout à fait satisfaisant.
Cependant, on peut obtenir aussi une photographie HDR avec un appareil traditionnel en prenant plusieurs photos LDR (des photos "normales") puis en les fusionnant avec un logiciel. C'est le procédé le plus courant aujourd'hui. Plus techniquement, ça consiste à assembler plusieurs clichés de la même scène, avec différentes expositions, de façon à bien exposer au moins une partie de la scène. Autrement dit, on prend une photo sous-exposée de façon à obtenir de hautes lumières bien détaillées, une photo normalement exposée pour obtenir une correcte exposition des "mid-tones" (désolé, je ne connais pas le mot français), et une sur-exposée pour réussir des zones sombres bien détaillées aussi (voir Exemple 1).



Prise de vue

Tout le procédé expliqué précédemment peut être fait automatiquement avec un appareil équipé de la fonction "bracketing" ou alors manuellement, en réglant le temps de pose (attention, il n'y a aucune obligation de ne prendre que trois photos, on peut prendre autant d'expositions différentes qu'on le souhaite, en fonction de la complexité de la lumière de la scène). Avec un appareil numérique, on doit régler la sensibilité à la valeur plus basse proposée par l'appareil. En argentique, l'utilisation d'un film de basse sensibilité, également, est conseillée. Ainsi, au aura moins de bruit/grain sur l'image, donc plus de qualité sur l'image finale.
Enfin, ne pas oublier le trépied pour éviter les flous de bougé.

Traitement HDR

Après avoir pris nos trois (voire plus) photos, on passe au moment "informaticien" du HDR. Il nous faut maintenant un logiciel capable d'assembler nos photos. Il y en a plusieurs sur le marché, payant ou pas. On en reviendra plus tard...
La séquence du traitement varie un peu selon le logiciel que l'on utilise mais, à la base, les étapes sont toujours les mêmes. D'une façon simpliste, on sélectionne nos photos pour qu'elles soient fusionnées. Ensuite, on peut procéder à l'alignement des photos. Ce processus est passible d'être fait automatiquement ou manuellement. Si on a utilisé un trépied on peut ignorer l'alignement. Sur certains logiciels, il est possible aussi de régler la balance des blancs, éliminer les clichés qui n'apportent rien à l'image.
Finalement, on a notre image HDR, bien exposée à tous niveaux,que l'on peut exporter en TIFF ou éditer de suite (Exemple 1). Pourquoi devoir encore l'éditer? Parce que l'image HDR que l'on a obtenu est en 32bits/couche, et nos écrans et imprimantes ne sont pas capables de reproduire convenablement cette image. On doit passer par la phase "Tone Mapping".

Tone Mapping

Le but du Tone Mapping varie selon l'application finale de l'image. Dans certains cas avoir une belle image est le but principal, dans d'autres cas on veut augmenter des détails ou maximiser le contraste. Mais, en tout cas, on peut dire que généralement, on veut obtenir une ressemblance entre la scène réelle et l'image reproduite.
Comme décrit plus haut, notre image HDR n'a aucun intérêt à rester en 32bits. Donc il faut la "convertir" en 8bits/couche pour la révéler correctement.
Le Tone Mapping fera cette conversion et on peut régler l'histogramme, pour affiner les contrastes, la saturation, etc. Certains logiciels proposent, en outre, des opérateurs composés d'une séries d'algorithmes et variables qu'on peut modifier, et ainsi obtenir des résultats surprenants.
Ce traitement effectué, on sauvegarde notre fichier "jpg".

Logiciels

Il existe, donc, beaucoup de logiciels pour traitement HDR, en voici quelques-un des plus connus:
.Photomatix
.Photoshop CS2 et versions suivantes
.FDRTools
.Qtpfsgui (gratuit, open-source)
Une petite enquête sur votre moteur de recherche favori vous trouvera une multitude de logiciels payants ou pas.

Limitations

Aberrations chromatiques
Bien sûr, avec toute cette "triche" numérique, il y a quelques défauts qu'on devra revoir. On constate, par exemple, que les aberrations chromatiques sont plus visibles et, pire encore, plus aberrantes. Si, en plus de tout ça, les éléments ne sont pas tout à fait alignés (à cause du bougé parce qu'on a pas utilisé le trépied, du vent qui fait bouger les feuilles,...), on aura d'autant plus d'aberrations. On ajoute encore les retouches de contraste et saturation, et voilà un résultat pas vraiment convaincant (voir Exemple 2).



Bruit numérique
Eh oui, en superposant nos diverses expositions, on aura aussi une superposition de bruit, qui sera aussi aggravé par les retouches en Tone Mapping (Exemple 3). En ce qui concerne l'argentique, je n'ai jamais vu d'exemples, mais je suppose que le grain se superposera aussi.



Halo
Cet effet est surtout observé quand il y a une transition brusque entre un élément plus sombre et un élément plus clair (un arbre en contre-jour et un ciel clair, par ex.). C'est peut être aussi dû au mouvement d'un élément (le feuillage d'un arbre à cause du vent). Je ne sais pas trop expliquer ce défaut, mais je pense qu'il est en relation avec les algorithmes utilisés, ceux qui essaient de produire un effet "soft" entre les éléments, ou encore un "noise réduction". J'ai obtenu ce genre de défaut en utilisant des masques "blur" entre les différentes expositions, justement pour diminuer les aberrations chromatiques et le bruit (Exemple 4).
Le travail informatique ne s'arrêtera donc pas avec le Tone Mapping. Un photographe perfectionniste continuera ses retouches jusqu'à avoir réussi à éliminer toutes ces petites imperfections. Même un utilisateur très expérimenté perdra des heures pour obtenir l'image "parfaite".



Conclusion

La technique HDR a toujours été sujet de controverses entre ceux qui aspirent à la photo comme un art ou tout est permis et les puristes de l'image par la lumière tout simplement. Comme on a pu constater avec cet article, le but du HDR est de restituer le plus fidèlement possible la réalité observée sur un support physique (papier) ou numérique (moniteur). C'est au photographe, après, de juger de l'intensité à restituer à cette image, et à l'observateur, enfin, d'apprécier (ou pas).
La technique n'est, certes, pas parfaite, mais peut-être l'évolution technologique pourra nous offrir un jour un capteur d'une plage dynamique équivalente à nos yeux. Je l'espère, en tout cas.

J'espère avoir réussi à élargir vos connaissances en cette matière et surtout à ouvrir vos esprits et donner une plus grande plage dynamique à vos aspirations photographiques :-)

Toutes questions ou commentaires sont permis dès maintenant.






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christophem - 05/02/2009 23:21
Je découvre cette méthode en même temps que l'article; merci donc à l'auteur (qui est malheureusement resté anonyme ) de faire découvrir en des termes aussi simples cette méthode; ça donne vraiment envie d'essayer: j'imagine déjà 'intérieur de cette église avec les vitraux correctement exposés et les murs aussi....
srcardoso - 07/02/2009 01:55
Oups, c'est moi qui l'a fait :-p Christophem, c'est vrai, pourquoi ne l'ai-je pas encore faite, cette photo de l'intérieur de l'eglise?? J'y vais dès que j'aurai un moment libre.
phil2x - 30/09/2009 16:19
Remarquable, Srcar. Merci et félicitations pour ton article vraiment très très intéressant. A+

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