Les erreurs d’exposition en photo numérique Comment les capteurs photo (se) nous trompent ! Et comment faire avec !

23 Mars    2015

Les erreurs d'exposition en photo numérique

Cet article se propose de montrer que les erreurs d'exposition en photo numérique ne sont pas rares. Il y a des raisons qui sont liées à la façon dont le capteur fonctionne, et nous verrons comment y remédier ...


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Cet article s'est imposé à moi en constatant très récemment que mon appareil photo (Sony Alpha A58) pouvait faire de grossières erreurs d'exposition dans des conditions qui me paraissaient pourtant assez standards. 

Le 20 Mars, à Rouen j'ai pu assister à l'éclipse partielle qui en fait s'est traduite uniquement, compte tenu du temps couvert, par une baisse de luminosité.

J'ai voulu faire quelques photos (ne faites pas attention à la banalité de ces photos !) pour traduire cette ambiance. Je présente ici deux photos : la première a été prise à 9h28 au tout début de l'éclipse, et la seconde à 10h24 au moment où l'éclipse était maximale (environ 80% à Rouen). Et voici le résultat :

20 Mars 2015 - 9h28

10h24

Un peu surprenant de constater que la photo prise au maximum de l'éclipse est plus lumineuse que celle prise juste au début du phénomène !

Et voici, simulé en corrigeant a posteriori l'exposition, ce que j'aurais dû visualiser :

9h28

10h24

D'où vient cette "erreur" de l'appareil et de son capteur ?

En fait, un capteur photo (et le traitement qui lui est associé) ne permet pas de faire un rendu absolu, indépendant de toute référence.

Une expérience parlante consiste à photographier par exemple un tissu d'un gris très sombre très proche du noir sur lequel est posé un tissu blanc (photo réalisée en mode priorité à l'ouverture (f/3.3) en limitant la sensibilité à 400 ISO. L'appareil choisit un temps de pose ("vitesse" d'obturation)  de 1/13 s. Et le résultat suivant nous paraît assez proche de ce qui est perçu par l’œil humain (du moins le mien !) :


Et maintenant, on photographie (en se rapprochant) uniquement le tissu noir, en conservant les mêmes paramètres de prise de vue. Et voilà le résultat ci-dessous !

On constate qu'on ne retrouve pas du tout un résultat proche du noir mais un gris moyen qui en est assez éloigné !

La raison en est que le capteur d'un appareil photo numérique (apn) se cadre autour d'un gris "moyen" 18 (18% de réflexion d'une lumière) en l'absence de référence.

Dans le cas de la première photo, le capteur a à gérer du noir et du blanc (voir l'histogramme de la photo qui présente deux pics : un pic sur la gauche pour les couleurs très sombres (le "noir"), et un pic à droite pour les couleurs très claires plus étalé qui contient le "blanc" et ses ombres) qui lui donnent des références, des limites, une échelle d'étalonnage.

Dans le cas de la deuxième photo, le tissu relativement homogène ne permet pas au capteur de disposer de cette échelle de référence (voir l'histogramme de cette photo qui présente un pic unique correspondant au gris, assez étalé du fait des différences nuances de gris).


Pour en savoir plus : un lien très intéressant sur l’exposition, la mesure de la lumière par les capteurs photo ... et ses erreurs

Maintenant que l'on comprend un peu mieux la source de ce problème, quelles sont les solutions possibles ?

- Dans le cas de la photo de l'éclipse, en fait il aurait suffi après avoir pris la première photo (au début de l'éclipse) que je note les valeurs de sensibilité, d'ouverture et de vitesse d'obturation, et que je prenne la deuxième photo en utilisant le mode manuel en reprenant ces mêmes paramètres. Les deux photos n'auraient pas été forcément "justes" dans l’absolu, mais au moins elles auraient été comparables.


- Et l'arme absolue : le SpyderCube de Datacolor !

Le SpyderCube de Datacolor

Et l'explication en image :

Donc un système qui fournit des références au capteur photo, et qui va permettre de corriger a posteriori les errements du capteur photo !

Voilà ! Et maintenant, à vous de jouer ! À vos appareils !​


About the Author

Chercheur au CNRS, je suis passionné de photographie. J'apprécie les aspects techniques dont les avancées sont spectaculaires, mais je préfère me concentrer sur les aspects artistiques et esthétiques.

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