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Le traitement logiciel du bruit

Dossier - La photo numérique : du capteur à l'image
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Ce dossier s’intéressera plus particulièrement aux capteurs numériques, qui sont au cœur des appareils photo modernes, en suivant le cheminement de la formation de l’image. Il montrera les avantages et les limites de la technique numérique en photographie et aidera à décrypter la véritable signification des annonces faites par les fabricants à propos des performances de leurs appareils.

  
DossiersLa photo numérique : du capteur à l'image
 

Les signaux du capteur sont parasités par du bruit numérique, important si l'on choisit une sensibilité élevée, qu'il est nécessaire de limiter autant que faire se peut. C'est un traitement complexe qui commence dans l'appareil mais qui peut être complété sur ordinateur.

Photo prise lors d'un match de football américain. © Skeeze, CCO

Il  est parfois nécessaire de pouvoir utiliser une sensibilité élevée : c'est le cas en sport où l'on doit saisir au vol des actions très rapides, ce qui nécessite des temps de pose très courts (les reflex numériques descendent jusqu'au 1/8.000de seconde).

Cela permet aussi de se dispenser, dans beaucoup de cas, du recours au flash, qui donne un éclairage très dur et dont l'usage manque de discrétion ; on sait toutefois que, dans ce cas, l'ennemi est le bruit. Tous les appareils ne se valent pas de ce point de vue, mais le bruit est inévitable aux fortes sensibilités. Heureusement, il existe des programmes qui permettent de réduire très fortement ce défaut. On peut améliorer ainsi des images JPEG, mais on a tout intérêt à appliquer ce traitement avant tout autre chose, et, pour les possesseurs de reflex qui ne seraient pas rebutés par le format RAW, avant la transformation en JPEG.

Dans le cas le plus simple, le programme applique un algorithme standard à l'image, l'utilisateur étant simplement maître de l'intensité de la correction. Dans d'autres programmes, l'utilisateur choisit une zone bien uniforme sur laquelle le programme va analyser les caractéristiques du bruit de l'image. Il applique ensuite une correction avec un algorithme complexe qui va éliminer l'essentiel de la granulation.

Traitement du bruit : programmes et plugins

Des programmes plus sophistiqués sont capables de choisir eux-mêmes les zones qu'ils vont tester et, à partir de ces mesures, d'appliquer une correction différente pour les zones claires, sombres ou de différentes couleurs. Ils peuvent même posséder les données caractérisant le bruit d'un appareil photographique d'un modèle précis en fonction de ses différentes sensibilités et les appliquer automatiquement sans passer par la phase de mesure préliminaire.

Il existe un plugin nommé GREYCstoration pour Gimp (donc gratuit) qui permet de faire presque aussi bien, mais au prix de tâtonnements parmi plusieurs réglages numériques plutôt rebutants. En effet, il ne permet pas de sélectionner des zones servant à étalonner la correction. Par chance, il existe aussi d'autres plugins ou scripts moins sophistiqués mais d'utilisation plus simple.

Bien évidemment, ce traitement peut introduire une certaine perte d'information dans l'image et un léger flou qu'il faudra corriger ensuite par un filtre d'amélioration de la netteté. Un autre inconvénient est qu'avec un traitement trop poussé, les images pourront apparaître trop douces ou que certaines surfaces sembleront trop lisses. En fait, tout dépend de la méthode utilisée par le programme (ou le plugin) de débruitage. Tout réside dans un compromis acceptable qui pourra varier selon le sujet photographié et selon la force de filtrage qu'on appliquera. En effet, il n'est pas possible de supprimer la totalité du bruit ; il suffit juste de le ramener à un niveau acceptable sans donner à l'image un caractère artificiel.

Bruit chromatique et bruit de luminance

Il existe deux types de bruits dans une image. Le plus désagréable est généralement le bruit chromatique qui se traduit par un aspect grumeleux de couleur variable. Le bruit de luminance est constitué de grains plus petits d'un gris plus ou moins foncé. C'est la correction de ce dernier type de bruit qui fait perdre des détails dans l'image. Un bon programme de débruitage permet de séparer l'intensité de la correction pour les deux types de bruits. Dans divers cas, la correction du bruit chromatique sera suffisante pour améliorer l'image sans perdre son « piqué », pour reprendre un terme classique en photographie, le bruit de luminance étant généralement mieux accepté par l'œil (en réalité par le cerveau).

Image non débruitée prise à ISO 6.400 ; dérawtiseur : RawTherapee. On voit que le bruit est surtout visible dans les zones sombres (1 pixel de la photo = 1 pixel de l’écran). © J.-P. Louvet
Suppression du bruit chromatique ; dérawtiseur : RawTherapee. © J.-P. Louvet
Bruits chromatique et de luminance supprimés ; dérawtiseur : RawTherapee. © J.-P. Louvet
Bruits chromatique et de luminance supprimés ; dérawtiseur : DXO OpticsPro. © J.-P. Louvet