Le rapport signal/bruit et l'exposition à droite

J’en parle depuis très longtemps et l'on me demande souvent des explications sur cette technique… Oui ! Aujourd’hui, je vais enfin vous expliquer ce qu’est l’exposition à droite et pourquoi elle est aussi puissante qu’intéressante. Mais pour la comprendre, il faudra d'abord savoir ce qu'est le rapport signal/bruit... ne fuyez pas ! Ce n'est pas si compliqué que ça ;) Faut-il tourner son appareil vers la droite ?! Tous les appareils peuvent-ils le faire ? Les réponses dans la suite de cet article !

Le rapport signal/bruit

Avant d’aller plus loin, je vous invite à lire mes articles précédents sur les plages dynamiques et les histogrammes ; j’ajouterais également que si vous ne maîtrisez pas encore l’exposition, vous risquez de ne pas bien comprendre ce billet.

Pour commencer, il faut savoir que le bruit est un signal parasite qui existe dans tout système électronique et en photographie le signal est la lumière. Le rapport signal/bruit (RSB ou SNR en anglais, Signal to Noise Ratio) est donc un indicateur de la qualité de transmission d’une information.

Concrètement, cela signifie que :

Plus le signal (la lumière) est fort et plus la qualité de la photo sera bonne (et inversement)
Plus le bruit (signal parasite) est faible et plus la qualité de la photo sera bonne (et inversement)

Il est important de comprendre que la sensibilité d’un capteur est fixe et ne varie pas en fonction de la sensibilité ISO utilisée. Ce qui signifie qu’en augmentant la sensibilité ISO, vous n’augmentez pas la quantité de lumière récupérée (le signal). Je vous parlerai du bruit électronique et de l'ISO en détail dans un prochain article.

Aujourd'hui, on va se focaliser sur l’intensité du signal que l'on peut donc modifier en changeant la vitesse d’obturation et l’ouverture. En faisant rentrer plus de lumière, notre signal est plus fort et notre rapport signal/bruit est donc meilleur (et vous verrez donc moins de bruit).

C’est pour cette raison que toutes les photos prises à ISO 100 avec le même appareil n’auront pas la même qualité (le rapport signal/bruit peut être totalement différent). D'ailleurs, c'est également pour cette raison que le bruit des photos n’est pas uniforme et pourquoi sa présence est surtout visible dans les zones d’ombre. En effet, c’est dans les parties les plus sombres de votre photo que le rapport signal/bruit est le plus mauvais et c’est donc là que l’on voit le plus de bruit.

Dans l'exemple qui suit, j'ai pris plusieurs fois la même photo en utilisant des vitesses d’obturation différentes et en gardant le même couple ouverture et sensibilité ISO (f/16 et ISO 100) :

En faisant varier la vitesse d'obturation, l'exposition des clichés est également différente, j'ai donc harmonisé l'exposition des trois clichés en post-traitement pour mettre en évidence les différences de RSB.

On constate immédiatement que plus la quantité de lumière récupérée est grande et plus l'image est propre :

ISO 100, f/16, 0.5/2/8s, Canon 5D Mark III, Canon 17-40 f/4 L à 17 mm, Zoom 100%

Ce petit test montre que le RSB d'une photo varie en fonction de l'intensité du signal. En faisant varier l'ouverture à la place de la vitesse d'obturation, nous aurions obtenu le même résultat. Pour vous aider, vous pouvez imaginer que votre capteur est une créature féerique se nourrissant de lumière :D Plus vous lui donnez de photons (particules de lumière) et plus il est content et performant. Si, au contraire, vous l'affamez en le privant de lumière, il ne produira pas de belles photos :(

L’exposition à droite

a) De quoi s’agit-il ?

Avant d’aller plus loin, il faut savoir que l’exposition à droite (ETTR en anglais, Expose To The Right) ne fonctionne que lorsque l’on shoot en RAW. Il s’agit d’une méthode pour exposer ses photos où l’on va se baser sur le rapport signal/bruit tout en prenant en compte la dynamique du capteur. Le but va être de créer la photo la plus exposée possible, mais sans surexposer totalement/cramer quoi que ce soit ; de cette manière, on aura le meilleur rapport signal/bruit possible tout en maintenant tous les détails dans les hautes lumières. On ajuste ensuite l’exposition de la photo au post-traitement. Ainsi, vous aurez la meilleure photo possible pour une situation donnée.

b) Comment exposer à droite ?

Il suffit de tourner son appareil vers la droite et… non j’déconne. Reprenons ! Il faut donc :

Régler la sensibilité ISO au minimum
Utiliser l’histogramme (en mode liveview si votre appareil le permet)
Placer l’extrémité droite de l'histogramme le plus près possible du côté droit

Petit rappel : pour modifier l'exposition d'un cliché, il faut modifier le temps de pose ou l'ouverture en mode manuel et utiliser la correction d'exposition dans les modes semi-automatiques.

Note : dans des cas particuliers, on va utiliser des sensibilités ISO plus élevées en exposant à droite, je vous expliquerai ça dans le prochain article.

Vous comprenez maintenant pourquoi on appelle cette technique l'exposition à droite ! Il est important de noter qu’une photo exposée à droite peut apparaitre comme étant très claire ou très sombre, tout dépend de la zone la plus lumineuse de la scène photographiée ! En général, les clichés des scènes à faible dynamique apparaitront comme étant clairs et ceux des scènes à forte dynamique apparaitront comme étant sombres. Le but n’est pas de simplement surexposer ses photos, mais bien d’avoir la meilleure exposition possible pour une scène donnée.

Si on reprend l'exemple de l'article précédent sur les histogrammes, vous comprenez maintenant pourquoi j'a exposé la photo de cette manière :

ISO 100, f/16, 20s, Canon 5D Mark III, Canon 17-40 f/4 L à 36 mm

On voit ici que mon histogramme ne dépasse pas à droite, mais qu'il est extrêmement proche du coté droit. Ma photo frôle la surexposition, elle est parfaitement exposée à droite.

Ici, j'ai augmenté mon exposition de deux stops par rapport à une exposition normale (ce que mon appareil aurait fait en priorité à l'ouverture sans correction d'exposition). J'ai ainsi amélioré sensiblement le rapport signal/bruit du RAW ce qui m'a permis d'avoir une photo particulièrement propre (c'est vraiment un régal de traiter un RAW de cette qualité !)

Après traitement :

Voici maintenant la photo d'une scène à forte dynamique toujours exposée à droite :

ISO 100, f/16, 1/20s, Canon 6D, Canon 17-40 f/4 L à 17 mm

Ici, la dynamique de la scène était forte (ciel très lumineux et zones très sombres) Mon exposition n'est pas aussi précise que sur la photo du dessus, mais l'extrémité droite est tout de même très proche du coté droit.

Comme expliqué précédemment, on constate qu'en exposant à droite la photo d'une scène à forte dynamique, elle apparaît comme étant sombre/sous-exposée.

L'exposition à droite sert dans beaucoup de situations, mais elle est particulièrement utile lorsque vous photographiez les scènes à forte dynamique (ça évite de surexposer le ciel tout en maintenant un rapport signal/bruit correcte dans les ombres).

c) Les sensibilités ISO étendues

Sur mon Canon 5D Mark III, la sensibilité minimale et native est ISO 100, mais je peux également régler mon appareil à ISO 50, mais il ne faut pas utiliser cette sensibilité lorsque l’on expose à droite. Il ne s’agit pas d’une sensibilité ISO réelle, mais simplement d’une simulation ; en prenant une photo à ISO 50 mon appareil va en réalité prendre une photo à ISO 100 et baisser l’exposition de l’image d’un stop pour avoir la bonne exposition. On pourrait dire qu’il s’agit d’une sorte d’exposition à droite automatisée et approximative ; ce paramètre est donc inutile lorsque l’on expose à droite en utilisant son histogramme.

Un petit mot sur la taille des capteurs

Vous l’avez peut-être déjà deviné, mais c’est à cause de ce fameux rapport signal/bruit que les capteurs plus grands produisent des images moins bruitées. En effet, grâce à une surface sensible plus grande, ils récupèrent plus de lumière et le RSB est donc meilleur que celui d’un capteur de plus petite taille.

Ceci étant dit, une photo exposée à droite prise avec un appareil APS-C peut, dans certaines situations, avoir un meilleur RSB qu’un cliché pris avec un appareil Full Frame et exposé normalement.

D’ailleurs, il existe des différences assez importantes en matière de technologie de capteur, il ne faut donc pas se focaliser uniquement sur la taille du capteur lors de l’acquisition d’un boitier.

Une manière différente de travailler

En exposant à droite, on constate rapidement que nos clichés ne semblent pas toujours esthétiques à la prise de vue. En effet, on ne cherche plus à faire la plus belle photo possible sur le terrain, mais à avoir le meilleur négatif numérique. On prend donc en compte le post-traitement dès la prise de vue. C’est une approche assez technique de la photographie numérique, mais qui peut donner d’excellents résultats !

Quand la dynamique est trop forte

Dans certaines situations, l’exposition à droite ne sera pas suffisante, notamment lorsque la dynamique de la scène est très grande. Il existe principalement trois techniques permettant de gérer ses situations :

La photographie HDR (High Dynamic Range, Grande Plage Dynamique)
L’exposure blending (alternative à la HDR, plus précise mais plus technique)
Et le stacking/empilement d’images (on empile des images pour réduire le bruit)

Je ne vais pas détailler comment fonctionnent précisément ces techniques, mais il est intéressant de noter que même dans ces conditions, exposer à droite améliorera la qualité du cliché final :

HDR et Blending : exposez à droite pour le cliché le plus sombre de la série
Stacking : exposez à droite toutes les photos

Une des photos précédemment montré en exemple faisait partie d'une série prévue pour du stacking ; j'ai donc empilé une série de vingt clichés exposés à droite pour avoir une image extrêmement propre :

ISO 100, f/16, 1/20s, Canon 6D, Canon 17-40 f/4 L à 17 mm (stack de 20 photos)

Il ne faut pas toujours exposer à droite

Eh oui ! Ce n’est pas une méthode magique, et dans certaines situations, il ne faut pas s’en servir. En effet, si vous photographiez une ville de nuit, la lumière des lampadaires et des feux de voitures seront forcément surexposées et il ne serait pas pertinent d’exposer à droite car cela vous donnerez des clichés totalement sous-exposés et inexploitables. Il en est de même pour beaucoup de situations où vous photographiez avec une faible profondeur de champ ; personne ne viendra vous embêter parce qu’une boule de bokeh est toute blanche, par contre si le visage de votre modèle est sous-exposée, cela risque de gâcher votre cliché. D’ailleurs, même dans des situations où vous pourriez exposer à droite, il peut parfois être plus intéressant de surexposer les hautes lumières, n’oubliez pas que c’est toujours le résultat qui compte !

Ceci dit, il y a une chose qu’il vaut mieux éviter : l’exposition à gauche. C’est-à-dire une exposition où vous n’avez aucune donnée à droite de votre histogramme (un grand vide). Même quand vous souhaitez avoir une image finale très sombre et sous-exposée, il vaut mieux exposer à droite à la prise de vue de manière à avoir le meilleur rapport signal/bruit possible ; il vous suffira ensuite de baisser l’exposition de votre photo au post-traitement et le rendu sera de bien meilleure qualité que si vous aviez exposé à gauche à la prise de vue.

Résumé

Plus le rapport signal/bruit (RSB ou SNR) est bon et plus le cliché est propre
Une photo bruitée est le résultat d’un mauvais rapport signal/bruit
Il y a plus de bruit dans les zones sombres d’une photo (moins bon RSB)
L’intensité du signal dépend de la lumière de la scène photographiée, de l’ouverture et de la vitesse d’obturation
Toutes les photos prises avec la même sensibilité ISO n’ont pas la même qualité, tout dépend du rapport signal/bruit
L’exposition à droite (ETTR) ne fonctionne qu’en RAW
L’exposition à droite est une méthode d’exposition où l’on optimise le RSB tout en préservant les détails dans les hautes lumières (on crée la photo la plus exposée possible sans surexposer quoi que ce soit)
Une photo exposée à droite peut apparaitre comme étant sombre ou claire
Pour exposer à droite on utilise habituellement la sensibilité ISO minimale (non étendue) et on place l’extrémité droite de l’histogramme le plus à droite possible sans dépasser
Les sensibilités ISO étendues sont inutiles quand on expose à droite
Les capteurs plus grands récupèrent plus de lumière et produisent donc des images avec un meilleur RSB
L’exposition à droite oblige à travailler différemment
Quand l’ETTR ne suffit pas, on peut faire de l’HDR, de l’exposure blending ou du stacking.
Ces méthodes sont plus efficaces quand on les combine à l’ETTR
Il ne faut pas toujours exposer à droite
Parfois, il vaut mieux dépasser à droite
On évite d’exposer à gauche (aucun avantage artistique ou technique)

Conclusion

Comprendre la rapport signal/bruit et l'exposition à droite permet de gérer son exposition avec beaucoup plus de précision. Cela permet également de tirer pleinement parti des capacités de son capteur et ainsi créer de belles images même dans des situations où la lumière est difficile à gérer, comme les scènes à forte dynamique par exemple. Il faut cependant garder à l'esprit que comme pratiquement toute technique, elle présente certaines limites et il est évident que le rendu final de votre cliché est bien plus important que ce qu'affiche un histogramme :) J'espère que cet article vous a plu et comme toujours, si vous avez des questions, ou si vous voulez donner votre avis sur ce billet, n'hésitez pas à laisser un commentaire juste en dessous. La prochaine fois, nous verrons comment réduire le bruit de vos photos en montant en ISO ! Sur ce, je vous souhaite une excellente journée/soirée et je vous dis à bientôt pour de nouvelles aventures !

Le rapport signal/bruit et l'exposition à droite

Le rapport signal/bruit