HDRI

Depuis le temps que j’avais annoncé un article sur le HDR…

Il va s’agir ici de vous présenter ce qu’est le HDR et ce qu’il peut apporter à la photographie.

DEFINITION

Déjà première chose. Il fait différentier HDRI (High Dynamic Range Imaging) et HDRR (High Dynamic Range Rendering).

Le second recouvre les rendus de lumière haute définitions sur des scènes 3D. C’est ce qui est à la mode en ce moment dans les jeux vidéo (Half Life 2 notamment avec un addon entièrement en HDRR).

Le HDRI regroupe l’ensemble des techniques visant à augmenter la dynamique des images. L’œil humain d’adapte en fonction de la luminosité (on parle de valeur relative) alors qu’une photographie affiche une dynamique figée (valeur absolue). Quand je parle de dynamique je fais allusion à l’étendue de luminosité et de détails depuis les basses lumières jusqu’au hautes lumières.

Et donc le HDRI vise à augmenter la plage dynamique des images photographiques, notamment grâce à la fusion de plusieurs photographies prises à des expositions différentes.

Sur le plan technique il faut savoir que l’image classique est codée en 8bits par couche RVB, cad. Sur 256 valeurs (de 0 à 255). Il y a donc 255 valeurs de différence entre la plus haute lumière et la plus basse.

Or dans la réalité l’étendu est bien plus importante… Le HDRI lui va permettre à une image d’être codée en 32bits par couche (pour faire simple). Il y a donc beaucoup plus d’informations.

Le souci c’est que la plupart des écrans ne peuvent pas afficher cette étendue dynamique, limités pour la plupart à du 8bits/couche. Et la HD ne change pas grand-chose. L’étendue dynamique, ce n’est pas la même chose que la résolution. Ne vous y trompez donc pas.

LA TECHNIQUE : comment créer une image HDR

Je vais arrêter tout de suite une chose. Les images que l’on peut voir sur Internet (sur Flickr entre autres) et présentées comme des images HDR n’en sont en fait pas du tout ! Ce ne sont que de simple LDR (Low Dynamic Range) codées en 8 bits/couche. Mais quel est alors ce « rendu » si particulier ? J’y viens.

Lorsque vous voulez créer une image HDR vous allez avoir besoin d’au moins 2 images prises avec des expositions différentes, de préférence une exposée pour les hautes lumières (afin qu’elle ne soient pas brûlées et que le plus de détails possible apparaisse) et l’autre pour les basses lumières (idem à l’inverse).

Ce que l’on appelle alors « fusion HDR » est en fait un algorithme qui va récupérer les « meilleurs » pixels. C’est-à-dire que l’opérateur utilisé fait ses choix suivant la manière dont il a été programmé. Lorsque vous faites une fusion HDR sous Photoshop il ne vous propose pas d’utiliser tel ou tel opérateur car il n’y en a qu’un seul. Mais si vous voulez utiliser le logiciel Artizen HDR, vous avez alors le choix entre plusieurs opérateurs qui produisent un résultat bien différent.

Une fois le fichier HDR créé on obtient la plupart du temps un fichier en .exr ou .rgbe, illisible correctement par un écran. Un logiciel comme Photomatix permet néanmoins de voir l’ensemble des détails présents sur l’image via une fonction de loupe à la luminosité adaptative (comme notre œil !).

Ces images en 32bits/couche ne sont pour le moment pas exploitables comme telles. Mais lorsque les écrans permettant d’afficher cette étendue dynamique se démocratiseront, nous n’aurons plus à recourir à l’artifice suivant.

En effet pour rendre l’image exploitable il va falloir la convertir en 16bits/couche pour la retouche, puis en 8bits/couche pour la sortie papier ou web. Passer par l’intermédiaire du 16bits par couche permet de garder suffisamment d’informations pour que les retouches successives ne soient pas trop destructives.

Au moment du passe au 16bits/pixel, il va alors falloir faire des choix. Qu’est-ce que l’on garde en termes de luminosité/détails ?

Sur Photoshop par exemple on a le choix entre plusieurs type de conversion (compression des tons clairs, égalisation de l’histogramme, exposition/gamma…).

Sur les logiciels spécialisés dans le HDR, une autre technique va être utilisée. Il s’agît du Tone Mapping. Une photo HDR traitée dans Photoshop produira une photo très proche des photographies « classiques ». Ce que vous voyez sur Internet, c’est le résultat d’un Tone Mapping. Cet effet particulier est produit par une compression particulière des tons. Le but des différents opérateurs de Tone Mapping et d’adapter l’étendue dynamique de l’image pour un affichage écran classique. Cela crée ainsi l’ILLUSION d’une image HDR.

Le talent des photographes spécialisés dans le HDRI tient à la maîtrise du passage du 32 bits au 8 bits/couches (en plus du bagage photographique classique).

REFLEXION PERSO

Le problème je trouve à l’heure actuelle est que la plupart des photographes font du HDRI au bazooka. Et cette mode du HDRI ne tire pas vraiment la photographie vers le haut… Le HDRI deviens alors davantage un prétexte à l’effet, plutôt que la recherche d’une vraie valeur ajoutée dans la photo.

Bien entendu tous ne sont pas tombés dans le panneau, et certains maîtrisent « l’effet » à la perfection.

JPEG, RAW, TIFF

Je voudrais enfin aborder une dernière chose. J’ai pas mal discuté de cela avec des collègues et voici un résumé.

Quel format d’image choisir au préalable pour faire du HDR ?

Dans l’absolu le format jpeg est à proscrire (sauf si vous ne pouvez pas faire autrement). 8 bits/couche.

Le format RAW est celui qui contient le plus d’informations. On est en moyenne en 12 bits/couche. Donc dans l’idéal il vaudrait mieux utiliser ce format qui préserve mieux les basses et hautes lumières. Le problème avec le format RAW c’est que, comme son nom l’indique, il contient les données brute de la capture de l’image, y compris le bruit. Et lorsque l’on opère une fusion HDR à partir de fichiers RAW, je me suis rendu compte que cela accentuait le bruit dans l’image finale. Dans tous les cas le bruit électronique présent dans les images perturbe le travail des opérateurs de fusion HDR. C’est ce qui fait qu’un fichier HDR à partir de jpeg paraîtra moins bruité (grâce au traitement anti bruit effectué par le DSP de l’apn).

L’idéal de l’idéal serait de créer des fichiers TIFF 16bits/couches à partir des RAW. Au moment du développement des fichiers RAW vous aurez la possibilité de supprimer le bruit et de passer en 16bits/couche. Cela n’augmentera bien sûr pas les informations présentes dans l’image (qui se limite à du 12 bits/couche) mais permettra une plus grande marge de manœuvre à l’opérateur lors de la fusion HDR.

PRISE DE VUES POUR LE HDRI

Exposer à droite : je n’insisterai jamais assez sur l’importance de préserver le plus possible les basses lumières tout en évitant de cramer les hautes lumières. N’hésitez donc pas à surexposer légèrement à la base.

Mon expérience dans le domaine du HDRI ma montré que certaines conditions météo ou de luminosités produiront de bonnes voire d’excellentes photos HDR (enfin…HDR Tone Mapped !) :

- Temps couvert : c’est clairement avec un temps couvert que j’ai obtenu les photos les plus intéressantes, un contraste plus doux au moment de la prise de vue permet de récupérer via le HDRI toutes ces subtiles nuances normalement très difficile voire impossible à reproduire.

- Le brouillard : j’ai eu de grosses surprises avec le brouillard ! J’ai pu récupérer des détails que je pensais complètement enfouis dans le brouillard !

- Paysages enneigés : le HDRI permet de récupérer des détails perdus à cause de l’immense propriété de réflexion de la neige.

- Intérieurs : éclairages complexes. Le HDR va récupérer énormément de reflets sur les objets et un éclairage complexe va permettre de créer des images à l’aspect 3D.

Ce qui es le plus difficile à traiter en HDR (mais pas impossible), c’est la photo nocturne. Le problème, ce sont les néons et lampadaires, qui trompent la mesure d’exposition des appareils, et qui sont de toute façon brulés sur l’image HDR finale. Le problème c’est qu’au moment de la fusion HDR, l’opérateur va ajouter les informations de luminosités de toutes les vues prises, alors qu’on en a qu’une seule (de vue ) la plupart du temps qui ne brûle pas la lumière émise par ces sources là…du coup on perd la meilleure exposition des très hautes lumières. Peut être qu’un jour ce problème sera pris en compte par les logiciels.

Pour prendre plusieurs vues avec différentes exposition vous avez 2 possibilités :

- Le bracketing d’exposition : il s’agît d’une option à activer dans l’appareil. En fonction du réglage d’exposition initial (automatique ou manuel) l’appareil va réaliser une série de vues (3, 5 ou 9) avec différentes exposition. Si vous êtes en mode priorité ouverture il va faire varier la durée d’exposition et si vous êtes en priorité vitesse il va faire varier l’ouverture (la deuxième option n’est pas intéressante pour le HDR car cela fait varier la profondeur de champ)

Attention ! Certains appareils (quelques compacts et bridges) font en fait du faux bracketing ! C’est-à-dire que l’appareil ne prend qu’une photo et un simple traitement de luminosité est effectué par le DSP de l’appareil. A bannir.

- En manuel : gardez une ouverture constante et prenez plusieurs vues avec des temps d’exposition différents.

HDRI et netteté :

Un des problèmes du HDRI est la netteté. En effet faire fusionner plusieurs photos ramollie les images à cause des mouvements de l’appareil (aussi infimes soient-ils) entre les vues. C’est d’ailleurs pourquoi il vaut mieux partir de 2 ou 3 vue plutôt que plus (sauf cas extrême). Il faut donc faire attention à prendre un trépied pour stabiliser au mieux l’appareil.

Question en suspend : comment les appareils stabilisés (boitier ou objectif)vont gérer le bracketing ? Je n’ai pas de système de stabilisation, je n’ai donc pas pu tester cela mais je suppose que cela doit être un avantage et un inconvénient : chaque photo aura plus de chance d’être nette mais la stabilisation doit certainement décaler les images dans des cas de mouvements (vent, tremblements su photographe, etc.).

Dans tous les cas une image HDR et à fortiori Tone Mapped, nécessitera une accentuation.

HDRI et couleurs :

Le Tone Mapping à tendance à délaver les couleurs. Un gros travail sur les couleurs doit alors souvent être effectué pour obtenir une image « potable ». C’est d’ailleurs le grand reproche que je peux faire à ce que l’on trouve sur Flickr, des images moches la faute à un mauvais traitement des couleurs.

HDRI à partir d’un seul RAW

Il y a un courant coriace d’ignorants sur Internet qui croient que l’on peut faire du HDR à partir d’une seule image RAW.

S’il est techniquement possible de créer un fichier en 32 bits/couche à partir d’un seul fichier 12bits/couche, la technique ne va absolument pas augmenter la plage dynamique de l’image.

Cela est en revanche bien utile pour faire surgir des détails présents dans les zones d’ombres et les hautes lumières( grâce au Tone Mapping). Et le rendu est assez proche (mais ce n’est quand même pas la même chose !) des autres LDR produites à partir de vrai HDRI.

CONCLUSION

J’espère vous avoir permis de mieux comprendre ce qu’est le HDRI.

Maintenant à vous de tester la chose. Dans tous les cas nous avons à faire à de nouvelles possibilités et cela est un moyen comme un autre de titiller notre créativité.

Mais n’oubliez pas que la photographie reste la photographie. Il ne faut pas substituer la technique à la création et une mauvaise photo restera mauvaise même en HDR.

Perso j’ai vraiment hâte de pouvoir admirer des photos en 32 bits/couche sur un écran qui peut afficher cette étendue dynamique.

J’ai certainement dû commettre quelques petites bourdes dans mes explications. Mais l’idée globale me semble intacte.

A vos appareils !

Logiciels les plus courant pour le HDR :

- FDR tool basic : simpl(ist)e et gratuit.

- Photomatix Pro : simple et puissant, mon préféré

- Artizen HDR : complexe mais complet

- Photoshop CS2/3 : minimaliste et très lent, mais très bien pour un rendu réaliste sans Tone Mapping.

L’inventeur du HDR : http://www.debevec.org/

Groupes Flickr sur le HDR :

http://www.flickr.com/groups/hdr/

http://www.flickr.com/groups/myfirsthdr/

http://www.flickr.com/groups/truetonehdr/

Un peu de pub ! 3 de mes photos HDR :