Réduction du Bruit pour Exposition Longue de l’Appareil Photo – Bon ou à éviter?

Dans cet épisode je fini de répondre à vos questions:

  • Qu’est ce que la Réduction du Bruit pour Exposition Longue de l’Appareil Photo?
  • Doit-on l’utiliser?

Dans notre épisode précédent, nous avons examiné la fonctionnalité dans les appareils photo permettant de réduire le bruit du aux ISO élevés. Les deux fonctions sont complètement différentes car il y a 2 types de bruit:

  • Bruit dit standard/aléatoire qui est le résultat des ISO élevés et qui peut être traitée par des outils de réduction du bruit comme on en trouve dans Adobe Lightroom, Photoshop, DXO, DPP etc.
  • Bruit thermique qui est le résultat d’une longue exposition et qui n’est pas traité par la fonction de réduction du bruit standard dans les logiciels mentionnés ci-dessus.
Reduction du bruit pour Exposition Longue (menu en anglais)
Reduction du bruit pour Exposition Longue (menu en anglais)

Le bruit nous couvrons aujourd’hui est le bruit thermique.

Qu’est ce que le bruit thermique?

Pour comprendre le bruit thermique, permettez-moi de rappeler comment le capteur du DSRL (reflex numérique) fonctionne:

J’ai vulgarisé le principe dans l’épisode Raw vs Jpeg vs Tiff, mais pour résumer rapidement, un capteur est constitué d’une matrice de capteurs de lumière qui convertissent la lumière en une charge électrique. Lorsque la lumière (photons) frappe le capteur, les électrons sont produits. Ces «photoélectrons” donnent lieu à des signaux analogiques qui sont ensuite convertis en pixels numériques par un convertisseur analogique-numérique.

Lorsque vous prenez une longue exposition (plusieurs secondes ou minutes), le capteur se réchauffe et ceci est exagéré si on utilise un ISO élévé. La chaleur générée pourrait libérer des électrons à partir du capteur, contaminant ainsi les “vrais” photoélectrons. Ces «électrons thermiques” donnent lieu à une forme de bruit appelé bruit thermique ou courant obscure.

Le bruit thermique apparaît dans votre photo sous forme d’un ou plusieurs pixels (généralement pas côte à côte) avec couleur très lumineux (rouge, bleu, vert ou même violet). Ceci est également connu en tant que pixel chaud ( Hot Pixel en anglais).

Bruit issue d'exposition longue: bruit thermique.
Bruit issue d’exposition longue: bruit thermique.

Plein format & bruit thermique

Je dois admettre que je n’avais pas mentionné la taille du capteur dans l’épisode précédent “Réduction du Bruit en ISO élevé de l’Appareil Photo – Bon ou à éviter?” et j’aurai du. Je soupçonne que vous êtes familier avec le concept du plein format et capteur réduit. Sinon je vous invite à consulter cet épisode que j’ai fait en 2012: “Comment choisir votre premier reflex numérique”.

A nombre de pixels équivalent, le capteur d’un plein format sera toujours mieux que celui d’un APS-C (capteur réduit) en raison de la taille de chaque Photosite (capteur de lumière) ainsi que l’espace qui les sépare. Voilà la raison pour laquelle Canon a toujours refusé de suivre Nikon dans sa course au nombre élevé de pixels capteur (sauf avec le prochain Canon 5DS et 5DSR). En ce qui concerne le bruit thermique, l’espace entre chaque Photosite est un avantage contre la chaleur et le courant obscure. Par conséquent un plein format est moins soumis au bruit thermique.

Ne pas confondre pixel chaud (Hot Pixel), pixel mort et pixel bloqué

Nous lisons ou entendons souvent les gens utiliser chaque expression comme si elles étaient interchangeables (peut-être en raison de leur apparence), alors qu’en fait elle font référence à 3 état différent d’un pixel.

Pixel mort

Un pixel mort est littéralement un pixel mort. C’est physiquement un pixel, alias Photosite (un carré sur la matrice de capteurs de lumière) qui ne reçoit plus de courant. Il apparait noir ou souvent plus sombre que le pixel adjacent. Un pixel mort comme son nom l’indique signifie qu’il est endommagé pour toujours. On peut trouver les pixels morts sur l’écran LCD.

Pixel bloqué

Contrairement au pixel mort, le pixel bloqué reçoit toujours du courant, ce qui se traduit par un pixel qui peut être rouge, vert, bleu ou toute combinaison de ces couleurs. Contrairement pixels morts, un pixel bloqué ne change pas de couleur d’une image à l’autre. Les pixels bloqués sont très communs, mais pas permanents comme les pixels morts – ils peuvent disparaître avec le temps. On peut trouver des pixels bloqués dans l’écran LCD.

Pixel chaud (hot pixel)

Contrairement au pixel bloqué, le pixels chaud n’apparait que lorsque le capteur se réchauffe lors de longues expositions ou lorsque l’ISO est élevé. Les pixels chauds sont très normaux et ils apparaîtront même sur un boitier neuf, bien que les fabricants font de leur mieux pour cartographier les pixels chaud pendant la phase de testes de qualité. Les pixels chauds vont apparaître et disparaître avec le temps. Autant dire que les pixels chauds ne se produisent pas avec les écrans LCD.

Les 3 options pour la Reduction du Bruit pour Exposition Longue

Lors de la sélection RBEL dans le menu on a 3 options à choisir:

  • Désactivé: trés explicite.
  • Auto: Une sorte de mode intelligent où le boitier analyse si oui ou non le RBEL vaut la pein d’être effectué. Habituellement, pour une exposition de 1 seconde ou plus.
  • Activer: le RBEL est activée chaque fois que l’exposition est de 1 sec ou plus
Menu Canon pour la Réduction du Bruit pour Exposition Longue
Menu Canon pour la Réduction du Bruit pour Exposition Longue

La soustraction d’une image noire

La première chose que l’on remarque en prenant une exposition d’1sec avec RBEL activée, c’est que le boitier prend deux fois plus de temps pour généré la photo finale. Si votre exposition est de 5 secondes le boitier ne vous permettra de prendre la suivante qu’après 10 secondes à partir du moment vous avez appuyé sur le déclencheur la premiere fois. Pourquoi? Ceci est du au mécanisme RBEL. Comme mentionné ci-dessus, les pixels chauds sont un phénomène constant lorsque la condition d’exposition est inchangée. Ce qui signifie que si vous prenez 3 longues expositions identiques, capturées avec la même température ambiante, les photographies résultantes auront les même pixels chauds. C’est pour cela que le bruit thermique est d’une certaine façon identifiable .

Ce que fait le boitier quand RBEL est activé, est de prendre l’exposition que vous désirez puis il capture une seconde exposition avec le capteur d’image non exposée à toute lumière (le miroir reste en bas). La première exposition (celui que vous vouliez prendre) est appelé l’image éclairée et la deuxième exposition qui est capturée par le boitier est appelé image noire. Une fois que les 2 ont été capturées, le boitier effectue ce qu’on appelle une soustraction d’image noire où les pixels chauds de votre photo sont supprimer en soustrayant l’image noir par l’image éclairée.

Le test

Afin de répondre à la question initiale de savoir si l’on doit utiliser la fonction de Réduction du Bruit pour Exposition Longue trouvé dans le reflex numérique, il faut effectuer un test pour voir l’effet de la réduction. Ici, j’ai décidé d’utiliser mon Canon 60D pour mieux illustrer le phénomène (car c’est un APS-C).

Le test est simple et consiste à prendre deux expositions, une avec le RBEL activé et l’autre sans (avec le capuchon d’objectif) avec une exposition de 30sec combiner avec une sensibilité ISO élevée pour augmenter le facteur de la chaleur (comme mentionné ci-dessus).

J’ai décidé d’ouvrir les 2 expositions dans Canon Digital Photo Professional (logiciel d’édition de Canon). Pour mieux voir les pixels chauds, j’ai décidé de monter le curseur d’exposition.

Voici la photo avec la RBEL désactivée

Réduction du Bruit pour Exposition Longue désactivée
Réduction du Bruit pour Exposition Longue désactivée

Comme on peut le voir, il y a plusieurs pixels qui sont plus lumineux que les autres (image noir puisque que nous avons shooter avec le capuchon sur l’objectif).

Voici la photo avec la RBEL activée

Réduction du Bruit pour Exposition Longue activée
Réduction du Bruit pour Exposition Longue activée

Ces pixels individuels ont maintenant presque disparu et amènerait à la conclusion que la RBEL est une superbe fonctionnalité. Mais est-ce que cela fonctionne uniquement parce que nous sommes dans le logiciel de retouche photo de Canon DPP? Est-ce que la RBEL affecte le RAW?

RAW et RBEL

Pour tester, il suffit d’ouvrir les mêmes fichiers CR2 de notre test ci-dessus dans Adobe Lightroom.

La première chose que l’on peut remarquer est que les pixels chauds ne sont pas aussi visible que dans DPP. Donc afin de mieux les voir j’augmente l’exposition par 5 et j’assombri les ombres et noir à 0.

Là encore, nous pouvons voir des pixels chauds vus dans la photo avec la RBEL désactivé ont maintenant disparu. Nous pouvons conclure que la RBEL n’affecte pas le RAW; même lorsqu’il ést interprété par un logiciel tiers tel que Lightroom, Photoshop et DXO; contrairement à la réduction du bruit issu des ISO élevées que nous avons examiné dans l’épisode précédent (Réduction du Bruit en ISO élevé de l’Appareil Photo – Bon ou à éviter?).

Quelque chose à noter

Il est intéressant de voir ce qui se passe lorsqu’on zoom à 200% et qu’on compare l’effet de la RBEL plus étroitement. C’est intéressant de voir que la photo avec la RBEL activée montre une énorme quantité de bruit standard (aléatoire) par rapport à la photo avec la RBEL désactivée.

Photo avec RBEL désactivée et agrandie à 200%

Photo avec RBEL désactivée et agrandie à 200%:
Photo avec RBEL désactivée et agrandie à 200%:

Photo avec RBEL activée et agrandie à 200%

Photo avec RBEL activée et agrandie à 200%
Photo avec RBEL activée et agrandie à 200%

Conclusion – Devrions-nous utiliser la RBEL?

C’est rare qu’on puisse répondre par un oui ou un non en photographie. “Ca dépend” est souvent la meilleure réponse!

Ici, ça dépend de ce que nous essayons de capturer. Compte tenu que la RBEL augmente le temps il faut attendre avant la prochain prise, cela signifie que ce mode ne convient pas lorsque:

  • Photographie circumpolaire ou de toute autre situation où nous avons besoin de la plus courte intervalle possible entre les prises.
  • Faire un timelapse, à moins que notre système de minuterie arrive à travailler avec RBEL activée et l’intervalle entre les prises est plus longue que la vitesse d’obturation.
  • Nous ne disposons pas de beaucoup de temps et nous devons obtenir autant de prises que possible dans un court délais.
  • La seule partie de la photo que vous allez utiliser est une zone éclairée (comme lors de la prise de multiples expositions de trainées de lumière de voitures pour un empilement de calque en utilisant le mode de fusion Éclaircir) car le bruit thermique (pixel chaud) est moins visibles dans la zone lumineuse d’une image .

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