Le principe de la photo HDR

Dans cet article, nous allons voir ce qu’est que le HDR (Hight Dynamique Range = grande gamme dynamique) et comment l’utiliser. Pour une fois, nous allons nous attarder sur de la théorie informatique pour bien comprendre d’où vient le HDR.

Le traitement numérique des couleurs

Avant de parler de HDR, il est nécessaire de bien comprendre comment fonctionnent les couleurs sur une photo numérique. Une photo en couleur est composée de trois canaux: rouge, vert et bleu. Chaque pixel de l’image correspond au mélange de ces trois couleurs dans des proportions différentes.

Décomposition de l’image selon les trois cannaux

Les images classiques (BMP ou JPG par exemple) sont codées sur 8bits (256 valeurs) par canal. C’est-à-dire qu’un pixel est le mélange de 256 tons de rouge, 256 tons de vert et 256 tons de bleu. Exemples :

Couleur Rouge Vert Bleu Explications
255 255 255 Tous les canaux sont à la valeur maxi: on obtient du blanc
0 0 0 Tous les canaux sont à la valeur mini: on obtient du noir
255 0 0 Le canal rouge est au maxi et les autres à 0: on obtient du rouge
0 255 0 Le canal vert est au maxi et les autres à 0: on obtient du vert
0 0 255 Le canal bleu est au maxi et les autres à 0: on obtient du bleu
0 255 255
255 255 0
255 0 255

On obtient donc du noir lorsque tout les canaux sont à 0 et du blanc quand ils sont à 255. Il y a donc 256 valeurs de luminosités différentes (mais si, comptez sur vos doigts, de 0 à 10, il y a bien 11 valeurs!).

La différence entre le ton le plus clair et le ton le plus sombre est ce que l’on appelle la gamme dynamique. Dans certain cas, ce type de codage (sur 8bits) n’est pas suffisant pour retranscrire toute la gamme de luminosité de la scène. Par exemple pour la scène en contre jour ci-dessous:

Les deux images ont été prises dans les mêmes conditions de prise de vue mais avec des réglages différents. Le temps de pose varie entre les deux photos afin d’obtenir deux expositions différentes. Sur l’image de gauche, le premier plan est sous exposé mais le fond est correct et sur l’image de droite c’est l’inverse. Il faut donc faire un choix car il est impossible de retranscrire toute l’image: la gamme dynamique de l’image est trop faible.

Le HDR

Le HDR (Hight Dynamique Range = grande gamme dynamique) est donc un procédé qui permet d’avoir des images avec une gamme dynamique plus large. Il permet par exemple d’avoir une photo en contre-jour parfaitement exposée (ce qui est impossible avec un traitement jpg classique). L’oeil humain par exemple, a une gamme dynamique très large (bien que difficilement mesurable), qui nous permet de voir tous les détails d’une scène même avec un éclairage local intense.

La gamme dynamique d’une photo dépend de celle du capteur de l’appareil, un appareil qui n’est pas prévu pour ne pourra donc pas faire des photo HDR directement. Il existe tout de même une méthode pour obtenir un rendu HDR avec n’importe quel appareil (je ne fais pas ce tuto pour rien!).

Pour avoir une photo HDR, il faut plus d’informations qu’avec une photo classique. Pour multiplier la quantité de données d’une images, il faut alors prendre plusieurs photos de la même scène avec des expositions différentes.

Si on reprend le cas de la chaise en contre-jour, les deux photos donnent des informations complémentaires:

  • A gauche: on voit les détails du rideau mais la chaise est complètement bouchée (noire).
  • A droite: on voit les détails de la chaise mais tout l’arrière-plan est complètement cramé (blanc).

Pour obtenir une exposition parfaite, on va donc mélanger ces deux images pour garder de chacune d’elle les informations importantes. Ce qui est important sur une image surexposé, ce sont les zones sombres car les zones claires sont cramées (a dominante blanche). Inversement pour une photo sous-exposée, les zones interessantes sont les zones claires car les zones sombre sont bouchées (a dominante noir). Pour simplifier, on va donc garder les pixels clairs de la photo sous-exposée (gauche) et les pixels sombres de la photo surexposée (droite).

La prise de vue

Pour réaliser une photo en HDR, il est faut donc prendre plusieurs photo de la même scène avec plusieurs expositions différentes. L’exposition est mesurée en Ev. Une valeur de 0Ev correspond à une exposition nominale, une valeur positive correspond à une photo surexposée et une valeur négative à une photo sous-exposée.

Par exemple ces cinq photos:

Elles ont respectivement les expositions suivantes:

-2Ev, -1Ev, 0Ev, +1Ev, +2Ev

Pour prendre ces photos, il faut prendre des précautions:

  • Utilisez un trépied: pour s’assurer que les photos aient le même cadre. Un mouvement entre deux photos risque de faire apparaître des défaut sur l’image finale.
  • Utilisez le mode manuel de l’appareil (mode M) ou le mode à priorité ouverture (mode A). Il est important de garder une ouverture constante pour garder une profondeur de champs identique sur toutes les photos (en savoir plus sur les modes de réglage de l’exposition).
  • Assurez-vous que la scène reste bien fixe (par exemple: les nuages, l’eau ou les arbres bougent avec le vent…).

On veut changer l’exposition en gardant l’ouverture constante, il faut donc faire varier la vitesse d’obturation. Pour augmenter la luminosité de 1Ev avec une ouverture donnée, il faut multiplier le temps de pose par deux, de même pour la diminuer de 1Ev, il faut le diviser par deux.

Si votre appareil offre cette option, utilisez le mode braketing qui va automatiser les réglages. Il vous suffit de fixer l’appareil (trépied ou support quelconque) et l’appareil prend plusieurs photos tout seul avec les bons réglages.

Post-production

Enfin, pour finaliser votre photo en HDR, il faut absolument passer par un logiciel dédié qui va faire le mixage entre vos clichés. Il en existe des tonnes, plus ou moins complexe et plus ou moins performant.

En mélangeant les cinq images ci-dessus, on peut obtenir ceci:

Les possibilité de création sont très larges car les logiciels de traitement HDR sont infiniment paramétrables, la photo ci dessus n’est donc qu’un exemple…

Simplifier le HDR

Le HDR est un traitement contraignant. Il demande pas mal de maîtrise et de travail. Il existe des méthodes pour « tricher » et se faciliter la tache, en voici deux exemples:

Dans ces deux cas, le résultat n’est pas véritablement du HDR mais donne des rendus similaires.

Conclusion

J’espère que vous comprenez mieux maintenant le principe du HDR. Le sujet est uniquement traité d’un point de vue technique, les possibilité artistiques sont très large. Pour avoir un aperçu de toutes les possibilités du HDR, allez voir ce groupe Flickr dont je vous ai déjà parlé et qui vaut le coup.

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