Calculer le rapport signal/bruit d'une photo
Tout au long des billets précédents, nous avons vue l’importance de la lumière et du rapport signal/bruit en photographie. Aujourd’hui, dans ce petit article, nous allons voir une méthode simple pour le mesurer et le calculer en utilisant Photoshop.
Mesurer et calculer le RSB
Tout doux jeune photographe sauvage ! Avant d’aller plus loin, il vaut mieux lire mon article précédent sur le rapport signal/bruit :)
Je précise qu’il existe plusieurs manières de faire ces mesures et ce calcul. La méthode que je vous présente ici est particulièrement simple et devrait être adaptée aux besoins de la majorité des photographes. J’ai décidé d’utiliser une photo de la galaxie d’Andromède comme cobaye, mais nous allons utiliser une version de l’image avec très peu de traitements (empilement + soustraction de flat frame synthétique).
Pour commencer, ouvrez une image dans Photoshop et choisissez un outil de sélection. Pour ma part, j’ai opté pour le rectangle de sélection (touche M). Ensuite, sélectionnez une zone uniforme de l’image :
Mettez ensuite l’histogramme en “Affichage agrandi” pour faire apparaître la moyenne et l’écart type (Standard Deviation en anglais) des pixels sélectionnés :
La moyenne représente la valeur que devraient avoir les pixels s’il n’y avait pas de bruit et l’écart type (Std Dev) représente le bruit. Il faut donc faire :
Moyenne / Écart type = RSB
Si vous souhaitez calculer le RSB en décibels, il faut faire :
20 x Log10 (Moyenne / Écart type) = RSB en décibels
Ici, ma moyenne est de 21.37 et mon écart type est de 1.12 ce qui donne :
21.37 / 1.12 = 19.08
ou
20 x Log10 (21.37 / 1.12) = 25.61 dB
C’est un bon RSB puisque j’ai empilé 26 photos d’une minute prises avec un 300 mm à f/3.2 sous un ciel sombre avec peu de pollution lumineuse. Mais la définition de l’image va également jouer sur le résultat. En effet, plus la définition de votre image sera élevée et plus le résultat du calcul sera mauvais. Si vous comparez des objectifs avec différentes longueurs focales ou des appareils avec un nombre différents de mégapixels, il faut normaliser la définition des clichés avant de les comparer. Si vous ne le faites pas, les résultats seront totalement faux.
Note : tous les laboratoires de test normalisent la définition des clichés pour faire les comparaisons de RSB et de dynamique, ce n’est pas pour rien ! ;)
Il faut également noter qu’en procédant de cette manière, nous calculons le RSB d’une petite partie de l’image et non le RSB moyen du cliché dans son intégralité. Si vous sélectionnez une autre zone, vous n’aurez pas les mêmes résultats puisque la quantité de lumière ne sera pas la même.
Et ça sert à quoi ?
Très bonne question Jean-Photo ! Calculer le RSB sert à vérifier et à mesurer les écarts qui existent entre différents appareils, objectifs et techniques de prise de vue. Notez cependant, que doubler la quantité de lumière récupérée ne double pas le RSB et nous verrons pourquoi dans le prochain billet dédié aux sources du bruit :)
On va maintenant regarder quelques exemples, en commençant par deux clichés que j’ai utilisé dans mon billet sur la taille des capteurs. Ici, j’ai démontré qu’en appliquant le coefficient multiplicateur à la longueur focale, à l’ouverture et à la sensibilité ISO, on pouvait obtenir des résultats quasiment identiques, puisqu’en procédant de cette manière la quantité de lumière récupérée sera la même.
Visuellement, ces deux images sont pratiquement identiques et on va maintenant vérifier ça en calculant leurs RSB :
Photo de gauche (Canon 5D Mark III, 100 mm, f/9, 2s, ISO 1000)
93.01 / 19.53 = 4.76 (ou 13.56 dB)
Photo de droite (Canon 550D, 60 mm, f/5.6, 2s, ISO 400)
90.23 / 19.92 = 4.53 (ou 13.12 dB)
En effet, le RSB des deux clichés est extrêmement proche, ce qui permet de valider ce que j’ai démontré dans le billet sur la taille des capteurs.
Pour finir, regardons une photo que j’ai prise à Chicago. Ici, j’ai fait plusieurs fois le même cliché en faisant varier la sensibilité ISO. La dynamique était forte et je ne pouvais pas utiliser de trépied à ce moment-là ; j’ai donc monté en ISO pour réduire le bruit et j’ai ensuite fusionné les trois images dans Photoshop pour avoir plus de dynamique :
Canon 5D Mark III, Canon 17-40 f/4 L, f/4, 1/60s, ISO 400/1600/6400
Le résultat est une photo propre avec RSB très correct et ce malgré l’utilisation d’un boitier ISO variant, de l’absence de trépied et de la forte dynamique de la scène.
En regardant le coin inférieur droit avec un zoom 100% on constate immédiatement une importante différence de RSB entre la photo prise à ISO 400 et celle prise à ISO 6400 :
Note : j’ai normalisé l’exposition des clichés afin de mettre en évidence les différences de RSB.
La différence est frappante ! Calculons à présent le RSB des deux images :
Le cliché à ISO 400 :
11.29 / 10.18 = 1.11 (ou 0.90 dB)
Le cliché à ISO 6400 :
7.91 / 4 = 1.98 (ou 5.92 dB)
Le RSB est faible dans les deux cas ce qui est normal puisque j’ai effectué la mesure sur une zone particulièrement foncée. On constate cependant que le RSB de la photo à ISO 6400 est largement meilleure :)
Conclusion
Pour une fois, c’est un article court et relativement simple ! J’espère qu’il vous aura plu, même si je me doute bien que vous n’allez pas passer vos journées à calculer le RSB de vos images ! Comme toujours, n’hésitez pas à me poser des questions si vous en avez et à partager l’article si vous le trouvez intéressant. On se retrouve très bientôt pour le prochain article dédié aux sources et aux types de bruit. Bonne journée et bonne photo tout le monde ! :)
Sources :