La gamme dynamique expliquée

Lorsque le terme « gamme dynamique » est mentionné, beaucoup de gens penseront rapidement à HDR, ou « High Dynamic Range ». Ce terme, et cette technique, étant si populaires dans le monde de la photographie, on s’interroge rarement sur ce qu’est réellement la gamme dynamique, et encore moins sur la raison pour laquelle vous voudriez qu’elle soit « élevée ». En bref, la plage dynamique décrit la mesure entre les valeurs maximales et minimales. Bien qu’elle ne soit pas spécifique à la photographie, dans cet article sur la gamme dynamique en photographie, nous pouvons interpréter la gamme dynamique comme la mesure entre les blancs les plus blancs et les noirs les plus noirs d’une image, ou les valeurs les plus basses et les plus hautes de densité et de luminance.

Au-dessus : Un gradient entièrement tonal du noir au blanc.

Avant d’entrer trop profondément dans le vif du sujet, considérez un gradient noir et blanc : une transition douce du noir au blanc avec des tons gris apparemment innombrables entre les valeurs les plus noires et les plus blanches du gradient. Maintenant, avec ce gradient entièrement tonal dans votre esprit, essayez d’imaginer un gradient lisse qui va du gris foncé au gris clair. La gamme des tons de gris est beaucoup plus limitée sans points noirs ou blancs et, par conséquent, la gamme dynamique est plus courte. Une façon plus simple de s’en rendre compte est que le contraste entre les points maximum et minimum de l’échelle est beaucoup plus important sur le gradient noir et blanc que sur le gradient gris à gris. Cette plage de contraste, en plus du plus grand nombre de tons entre les valeurs minimales et maximales, constitue une plage dynamique plus élevée.

Au-dessus : Un gradient de gris à gris a une gamme dynamique plus courte.

Ceci est important pour la photographie, principalement en raison du fait que nos supports d’enregistrement, qu’il s’agisse d’un capteur numérique, d’une bobine de film, d’un fichier numérique ou d’un tirage, ne peuvent pas percevoir la même gamme dynamique que nos yeux. Quelle que soit l’ampleur de l’échelle tonale qui apparaît sur votre image photographique, elle est tronquée d’une certaine manière et compense l’absence de valeur absolue du blanc ou du noir. Une photographie imprimée ne peut être plus blanche que le blanc du papier ou plus sombre que l’encre du papier. De même, une image numérique ou filmée ne peut enregistrer qu’un certain nombre de détails entre les ombres les plus sombres d’une scène et les hautes lumières les plus claires, et finira par rendre les tons à l’extrémité de cette échelle comme un noir ou un blanc effectif, simplement parce qu’il n’y a pas assez de détails disponibles. Chaque support a sa propre gamme dynamique, et souvent l’objectif est d’étendre la gamme de tons entre les valeurs maximales et minimales pour créer une image plus complète, similaire au gradient qui va du noir pur au blanc pur.

Cette capacité à produire une plus grande gamme de tons, ou à avoir une plus grande gamme de tons disponibles entre le noir et le blanc du support, est ce qui est recherché lors de la comparaison de la gamme dynamique de différents appareils, films, papiers, ou presque toute sorte de contrainte qui est appliquée lors de la réalisation d’une photographie.

Dans un sens pratique, la gamme dynamique est plus efficacement utilisée et apparente lorsque l’on travaille dans des scènes avec beaucoup de contraste inhérent. Les instants où il y a des éléments lumineux et des ombres sont les plus difficiles à photographier, en raison de l’incapacité à enregistrer les détails dans les deux régions d’une image, et souvent un compromis devra être fait pour contrôler les ombres ou les hautes lumières. Les appareils photo dotés d’une plage dynamique plus étendue, mesurée en diaphragmes, conserveront davantage les détails qu’un appareil photo dont la plage dynamique est plus réduite. Par exemple, si une scène est mesurée avec les hautes lumières à EV (valeur d’exposition) 12 et les ombres à EV 1, il y a une différence de 12 diaphragmes dans les hautes lumières et les ombres, et un appareil photo avec une plage dynamique de 12 diaphragmes devra être utilisé pour enregistrer les détails dans toutes les parties de l’image sans écrêtage (l’incapacité de rendre les détails en raison de la valeur d’exposition qui est au-delà des limites d’enregistrement du support). Il est rare que les mesures de la plage dynamique des appareils photo soient données, ou qu’elles soient tout à fait exactes ; cependant, en règle générale, on peut supposer que les appareils photo dotés de photosites plus grands, ou d’une taille de pixel ou d’un pas de pixel plus grand, auront la capacité d’enregistrer une plage dynamique plus grande. Des capteurs plus grands et des résolutions plus faibles peuvent être un indicateur d’un photosite plus grand : les capteurs plus grands auront de la place pour des photosites plus grands, et les capteurs avec une résolution plus faible permettront au photosite d’être plus grand que ceux avec une résolution plus élevée. Des photosites plus grands permettent de collecter plus de lumière et, par la suite, d’enregistrer plus de détails et un rapport de contraste plus élevé.

Au-dessus : Image composite HDR. Ci-dessous : Photos séparées qui créent le composite.

Sans aller plus loin dans la voie scientifique, il existe quelques conseils utiles pour étendre la plage dynamique effective d’une image afin d’élargir visuellement la gamme de tons que vous êtes en mesure d’enregistrer et d’éviter de perdre des détails dans les hautes lumières et les ombres.

Comme mentionné en premier lieu, l’imagerie à gamme dynamique élevée (HDR) est une technique que beaucoup utilisent pour obtenir plus de détails dans les hautes lumières et les ombres d’une scène, au-delà de ce qu’une seule exposition peut enregistrer. En utilisant l’exemple précédent comme point de départ, si une scène a une plage de valeurs d’exposition de 12 diaphragmes et que vous savez que votre appareil photo peut enregistrer confortablement une plage de 10 diaphragmes, vous perdez maintenant un diaphragme de détail dans les régions hautes et basses, ou deux diaphragmes dans l’une ou l’autre région, en fonction de votre biais d’exposition. Pour compenser cela en utilisant le HDR, vous devez enregistrer trois expositions séquentielles à différents paramètres d’exposition pour vous assurer que les détails des ombres les plus sombres et des hautes lumières les plus claires sont enregistrés. Par exemple, si votre exposition de base est de f/5.6 à 1/60e de seconde, vous enregistrez également des expositions de f/5.6 à 1/30e de seconde, et de f/5.6 à 1/125e de seconde. En post-production, vous fusionneriez ensuite ces trois images en une seule image, en prenant les détails des ombres de l’exposition à 1/30 seconde, les hautes lumières de l’exposition à 1/125 seconde. et en faisant la moyenne des tons moyens parmi les trois expositions afin de produire efficacement une image avec une gamme de valeurs d’exposition de 12 diaphragmes.

Une méthode alternative, et plus traditionnelle, pour contrôler votre exposition et allonger votre gamme dynamique, consiste à utiliser des filtres à densité neutre gradués. Favorisé par les photographes de paysage et ceux qui photographient couramment de grandes étendues de ciel, la conception du filtre à densité neutre graduée vous permet d’obtenir une exposition complète sur le premier plan ombragé d’une scène sans que le ciel lumineux devienne complètement blanc. La conception de ces filtres place une partie de la densité neutre sur un bord du filtre tout en laissant la moitié restante complètement claire. À partir de là, vous enregistrerez votre exposition comme d’habitude pour le premier plan et laisserez la densité contrôler les hautes lumières du ciel, ce qui vous donne une image résultante avec une gamme dynamique accrue et tous les détails dans les deux régions contrastées de la scène.

Certains autres exemples pratiques qui reviennent souvent et qui sont liés à la gamme dynamique sont les termes Dmax et Dmin, et comment ils se rapportent aux applications de numérisation et d’impression, ainsi qu’à la photographie sur pellicule. Bien que ces termes soient également applicables à la photographie numérique, ils concernent principalement le point noir le plus profond mesurable d’un tirage, d’un film ou d’une numérisation. Pour trouver le Dmax, on peut par exemple prendre un morceau de papier photographique, l’exposer à la lumière ambiante et le développer. Une fois développé, le papier sera complètement noir, et cette « noirceur » mesurable est le Dmax pour le support donné. Dmin est l’opposé, et représente la zone mesurable du papier qui n’a pas été exposée (c’est-à-dire le blanc du papier, ou ce qui est communément appelé base+brouillard). Dmax et Dmin sont des portmanteaus pour Densité + Maximum ou Densité + Minimum, et se rapportent à la densité optique qu’un support est capable d’enregistrer. En termes de numérique, la valeur Dmax est généralement donnée pour les scanners et se rapporte à la partie la plus sombre d’une impression ou d’un film dont le scanner peut encore récupérer les détails, et plus le chiffre est élevé, mieux c’est. Les valeurs de densité sont mesurées sur une échelle logarithmique avec une base de 10, ce qui signifie qu’un scanner avec une Dmax de 3,0 (un rapport de contraste de 1000:1) est capable d’enregistrer 10 fois plus de détails qu’un scanner avec une Dmax de 2,0 (un rapport de contraste de 100:1).

Ceci est similaire à la gamme dynamique exprimée en stops, où les valeurs d’exposition autour de 0 représentent la Dmax d’une scène et les EV de +15 se rapportent à la Dmin. La différence entre ces deux valeurs est effectivement la plage dynamique, plus la différence est grande, plus la plage dynamique est longue.

Toutes les images © Tim Cooper

La plage dynamique est un aspect souvent négligé de la photographie, principalement en raison du fait que ce n’est pas quelque chose de facile ou de toujours possible à contrôler. Souvent, des décisions créatives sont prises pour annuler le désir d’avoir une gamme de tons entièrement contrôlée afin de favoriser une esthétique haut ou bas de gamme, et d’autre part, de nombreux photographes sont très conscients de la gamme dynamique apparente et se donnent beaucoup de mal pour compresser autant d’arrêts et autant de détails que possible dans une image. Quelle que soit l’avenue créative, la compréhension de votre appareil photo, de votre film ou de votre support de partage vous permet de travailler dans les limites de sa plage dynamique, ou de rechercher des alternatives pour étendre cette plage.

Pour regarder une vidéo de Tim Cooper discutant de la photographie HDR, cliquez ici. Pour une autre vidéo de Cooper discutant de la photographie HDR réaliste, cliquez ici.

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