L’écart de luminosité entre les ombres et les hautes lumières s’appelle la plage dynamique. Le même terme, dynamique, est employé pour définir la capacité d’une surface sensible (film ou capteur numérique), à enregistrer des détails dans ces luminances extrêmes.
Imaginons une scène où l’écart des luminances extrêmes entre les ombres les plus profondes et les hautes lumières les plus claires, soit de 16 stops (ou 16 IL, abréviation d’indice de lumination). Par exemple, une mesure spot dans les ombres indiquerait 1 s à f/4 et dans les hautes lumières 1/32 000 s à f/4. Sur une telle amplitude, l’œil humain est capable de percevoir des détails. Il peut même aller jusqu’à 20 stops.
Film ou capteur numérique, les surfaces sensibles les plus performantes ne peuvent enregistrer en une seule prise de vue la plage dynamique que l’œil humain est capable de discerner. Mais bien souvent, la dynamique du sujet dépasse rarement celle du film ou du capteur.
Plage dynamique moyenne
Une scène dont la plage dynamique est de 7 IL ou stops est considérée comme normale. Un cas typique est le portrait en extérieur ou une scène de rue, sous un ciel nuageux ou à l’ombre quand le soleil est direct. Selon le sujet et les conditions d’éclairage, les plages dynamiques varient.
Les plus couramment rencontrées couvrent de 5 à 10 IL, mais on peut trouver des situations plus extrêmes. Il suffit de mesurer en mode de mesure spot la partie la plus sombre d’une scène, puis la partie la plus claire et de calculer l’intervalle. Par exemple, si la première indique 1 s à f/8 et la seconde 1/2000 s à f/8, l’écart est de 11 IL.
Tous les appareils sont en mesure d’enregistrer des détails sur l’ensemble de l’image, à condition que l’exposition soit correcte. Leica M10-D, 50 mm, 1/180 s à f/9.5, 800 ISO.
Plage dynamique étendue
Selon les films et le procédé de développement, notamment en noir et blanc, avec un révélateur approprié, on peut atteindre une dynamique de 14 IL. Du côté des capteurs, DXOMARK recense une cinquantaine de boîtiers qui font aussi bien, soit une bonne latitude de pose pour la plupart des situations.
La très grande majorité des capteurs conçus ces dix dernières années, du 4/3 au plein format, délivrent une dynamique d’au moins 12 IL. Bien sûr, cela nécessite de photographier au format Raw, afin d’exploiter au mieux les capacités des capteurs et privilégier les faibles sensibilités. En ISO très élevés, on perd de 1 à 2 IL.
Ici, elle est de 15 IL. Dans Lightroom, l’avertissement de perte de détail dans les ombres est en bleu ; les zones rouges sont l’avertissement d’écrêtement des hautes lumières. L’histogramme bute sur ses deux bords extrêmes.
Quelques zones des hautes lumières ne sont pas récupérables. Nikon D850, 17-35 mm, 1/20 s à f/8, 100 ISO.
Plage dynamique faible du sujet
Qui peut le plus peut le moins. Il y a des scènes, notamment en cas de brouillard, où la plage dynamique du sujet est réduite à moins de 5 IL. Les tons de l’image occupent une petite portion de l’histogramme.
Plage dynamique faible des films diapos
A contrario, la plage dynamique de certaines surfaces sensibles est réduite pour ce qui concerne la prise de vue. C’est le cas des films inversibles (Kodak Kodachrome et Ektachrome, Fujichrome Provia et Velvia, etc.) dont la dynamique de capture est beaucoup plus restreinte que les films négatifs et les capteurs numériques : 5 IL.
Il n’empêche qu’on ne compte pas les chefs d’œuvres réalisés avec ces films par des maîtres de la couleur comme Ernst Haas, William Eggleston, Harry Gruyaert ou Alex Webb.
Les photographes “faisaient avec”, adaptant la dynamique limitée du film à des choix esthétiques, notamment en privilégiant la restitution des détails dans les hautes lumières et en laissant celle des ombres aller où elles le pouvaient. En numérique, le principe reste le même sur le plan de l’exposition : on privilégie les détails des hautes lumières, sauf que là où le film inversible décroche entre +2 et 2,5 IL de surexposition, un capteur peut monter à +3, voire +3,5 IL. Et sa capacité à récupérer des détails dans les ombres est sans comparaison avec du film.
Dynamique et profondeur d’échantillonnage
La dynamique ne doit pas être confondue avec la profondeur d’échantillonnage d’enregistrement de l’image, exprimée en bits. La plupart des boîtiers d’aujourd’hui proposent d’enregistrer en 12 ou 14 bits, ce qui peut prêter à confusion avec une plage dynamique de 12 à 14 IL. La profondeur concerne les informations de couleur et de luminosité de chaque pixel de l’image. Plus le nombre de bits est élevé, plus grandes sont les nuances de couleur et de luminosité pour chaque pixel. Sur 12 bits elles sont de 4096 valeurs, sur 14 bits 16384.
Dynamique et bracketting
D’un point de vue quantitatif et qualitatif, la dynamique du capteur et la profondeur d’échantillonnage sont deux choses différentes, mais elles déterminent la qualité d’image. Une profondeur d’échantillonnage élevée délivre une meilleure restitution des dégradés de couleur et de luminosité.
En revanche, si la profondeur d’échantillonnage est élevée (par exemple 14 bits), mais que le capteur possède une dynamique standard de 12 IL, cela ne rattrape pas la perte d’informations de couleur et de luminosité dans les hautes lumières ou les ombres par rapport à un capteur de plus grande dynamique (par exemple, 14 IL) et de moindre échantillonnage (12 bits).
Si la plage dynamique du sujet excède celle du capteur, un bracketing sur deux ou trois vues s’impose pour les fusionner en postproduction. La plage dynamique est ainsi étendue.
Une vue est prise à 1/1000 s à f/8 pour enregistrer des détails dans l’arrière-plan. Une autre à 1/60 s à f/8 permet d’obtenir des ombres nuancées. La fusion des deux images est réalisée dans Photoshop. Nikon D850, 50 mm, 200 ISO.
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Texte et photos : Philippe Bachelier, professeur de Techniques d’impression à Spéos