Le bruit numérique : qu’est-ce que c’est, pourquoi il apparaît et 3 méthodes pour l’éliminer

• Sebastien Rampon


• 13 Fév 2019

À la différence de la photographie argentique, où le grain de l’image était considéré comme un effet artistique, recherché parfois, le bruit en photographie numérique est un élément indésirable (par la majorité) qui reflète une mauvaise capture, un mauvais équipement ou un mauvais traitement de l’image. Dans cet article, on vous aide à prévenir l’apparition du bruit numérique tant redouté et de sa réduction au cas où il serait inévitable.

Le bruit numérique : qu’est-ce que c’est, pourquoi il apparaît et 3 méthodes pour l’éliminer

On peut définir le bruit numérique comme étant l’apparition aléatoire de « traces » et  de variations de la luminosité ou de la couleur de la photo numérique. Ces traces se présentent généralement dans la plupart des cas comme des points de taille variable mais on peut aussi inclure dedans d’autres défauts produits par les dégradés de couleur, voire un certain type d’aberration chromatique.

Types de bruit numérique

On peut établir plusieurs types de bruit en fonction des facteurs qui affectent ce dernier. Par exemple, il existe une classification très commune du bruit en six différents types. Ne rentrons pas dans les détails mais on va tout de même se concentrer sur la classification des bruits en fonction des éléments les plus importants qui l’affectent, qu’on va ici limiter à trois principaux facteurs :

1. Équipement utilisé
2. Conditions de la capture
3. Traitement de l’image

1. Équipement utilisé pour éviter le bruit numérique

L’équipement est essentiel, ce n’est pas la même chose d’utiliser un appareil compact, un mobile ou un reflex haut de gamme. Les capteurs des appareils photo, vous le savez, se chargent de transformer les photons lumineux en signaux électriques. Grosso modo, on pourrait dire que la taille des photocapteurs, le type de filtre intégré au capteur, les modèles de dessin que forment les photocapteurs, les processeurs de transformation analogique / numérique, etc. sont des éléments qui jouent en grande partie sur l’apparition ou pas de bruit numérique à l’image.

Pour faire simple, on prévient le bruit numérique en utilisant des appareils avec un capteur ou un photocapteur de plus grande taille. Cela ne sert à rien d’avoir un capteur de 35 mm et de 20 Mpx s’il génère bien plus de bruit qu’un capteur plus petit et de 12 Mpx seulement.

Connaître le comportement de l’appareil photo

Le type de traitement qu’opèrent les CPU (central processing units) ou processeurs des appareils photo pour construire l’image est très important. Voilà pourquoi il est conseillé d’acheter des appareils qui sont déjà bien implantés sur le marché. On peut ainsi savoir exactement comment ils se comportent en se basant sur l’expérience d’autres utilisateurs, au-delà du discours officiel de la marque.

Et ce n’est pas toujours l’appareil le plus cher du marché, avec le plus grand nombre de mégapixels et de processeurs qui produit le moins de bruit.

Quel objectif choisir pour éviter le bruit numérique ?

Pour ce qui est des objectifs, on vous conseille d’utiliser des objectifs de qualité, ce qui peut aller de soi. Comme les objectifs Irix qui comportent un revêtement de neutrino sur l’objectif qui apporte une grande netteté et résolution. Ils sont par ailleurs spécialement conçus pour pratiquer la photographie nocturne, alors vous n’aurez pas à craindre de bruit à l’image.

2. Conditions de la capture

Voici sans doute un élément-clé puisque dans des conditions normales, la plupart des appareils photo se comportent parfaitement bien vis-à-vis du bruit. Le problème surgit lorsque les conditions de la capture se compliquent. Et c’est là qu’on remarque les différences.

C’est comme ce fameux ami que vous appelez pour l’inviter à dîner et qui accourt chez vous dans les 5 minutes mais qui apparaît 5 jours après si vous lui demandez de vous aider à déménager, par exemple. Les conditions de capture sont donc celles qui vont nous montrer à quel point votre appareil est « un bon ami » sur lequel on peut compter. Et il va nous le démontrer dans des mauvaises conditions de scène.

Rapport entre l’ISO et la vitesse d’obturation avec le bruit numérique

Ainsi, avec un éclairage faible, par exemple, en s’appuyant sur des ISO faibles, on remarquera que le bruit commence à faire son apparition dans les zones d’ombre.

L’ISO est la valeur affichée lorsqu’on force la centre de la lumière dans notre capteur. Plus l’ISO sera élevé, plus le capteur sera sensible et plus le bruit apparaîtra à l’image.

Valeur ISO faible

C’est la raison pour laquelle on conseille de déclencher avec la valeur ISO la plus faible possible, à chaque fois que la capture le permet. Il vaut mieux ouvrir le diaphragme ou augmenter les durées d’exposition mais cela dépendra toujours de la photo en question avant tout.

La durée d’exposition est également un facteur déterminant sur l’apparition du bruit si redouté. Plus la durée d’exposition sera longue, plus le capteur de l’appareil photo travaillera longtemps ou sera exposé, si bien qu’il « fatiguera » plus et fera donc plus d’erreurs. Ajoutez à cela l’augmentation de la température qui se produit, qui conduit à une augmentation du bruit thermique du capteur.

Attention aux longues expositions

Certains appareils proposent l’option de réduire le bruit sur les photos à longue exposition. Veillez bien à ne pas activer cette option parce que le traitement de l’image prend au minimum le même temps d’exposition et vous empêchera d’utiliser l’appareil photo en permanence. Ainsi, cinq minutes d’exposition « paralysent » l’appareil de cinq minutes au minimum, alors tenez-en compte…

Bien préparer la prise

C’est la raison pour laquelle on devra bien étudier la prise pour réduire l’apparition du bruit provoqué par les conditions de capture. Il faut penser à l’ISO minimum nécessaire, s’il vaut mieux utiliser un trépied pour augmenter la durée d’exposition, opter pour un objectif à grande ouverture pour ne pas avoir de problèmes avec la profondeur de champ de la mise au point.

On peut diviser les photos à très longue exposition en plusieurs photos avec un temps moins long, puis les superposer, comme en photographie circumpolaire. Et il vaut même mieux prendre les photos en hiver qu’en été pour que les capteurs ne se réchauffent pas.

Traitement de l’image

Le traitement de l’image fait référence au bruit qu’on ajoute à celui de la capture à proprement parler lorsqu’elle est retouchée ou post-traitée une fois qu’on a passé l’image sur son ordinateur.

Moins il y aura d’édition sur l’image, moins il y aura de bruit ajouté à celle-ci. C’est la raison pour laquelle, bien souvent, il vaut mieux laisser la photo telle qu’elle a été prise plutôt que de la soumettre à de lourds traitements.

Photo originale initiale

Un post-traitement avec des valeurs intermédiaires

Dans le développement de l’image RAW, sur Lightroom ou Camera Raw, par exemple, si l’on augmente beaucoup les valeurs d’exposition, des ombres, de la luminosité, etc., on va générer plus de bruit sur les photos. Il se produit la même chose avec les niveaux de mise au point et de nombreux autres réglages.

Photo développée avec Lightroom

Pour éviter le bruit lié au traitement, le mieux est de partir d’une prise avec un bon histogramme, corrigé si possible mais sans exagérer non plus sur les blancs et les ombres. Parce que c’est à ce moment-là qu’on générera le plus de bruit. Au développement, mieux vaut ne pas aller au-delà des valeurs intermédiaires et surtout, il vaut mieux employer des techniques de mise au point avancées.

Détail de la photo développée avec Lightroom

Cadres

En photographie nocturne ou astronomique, il existe des frames (cadres) noirs qui se superposent aux cadres et qui réduisent les niveaux de bruit.

On doit donc procéder à de légers réglages sur la photo et ne pas les forcer, au risque d’obtenir des résultats médiocres.

La réduction du bruit numérique en post-production

Voilà notre photo avec un degré plus ou moins élevé de bruit, auquel on doit ajouter celui qui est généré par le traitement de l’image. Comment élimine-t-on ou réduit-on le bruit pour obtenir un cliché impeccable ?

Plusieurs outils disponibles

La question de la réduction du bruit est très comparable à celle de la mise au point. Certains éditeurs préfèrent s’en débarrasser au début, tandis que d’autres préfèrent la régler au milieu de leur projet et d’autres à la fin. D’autres appliquent la fonction de réduction de bruit sur Camera Raw, tandis que d’autres encore utilisent des flous sur des canaux et des techniques semblables. Et des personnes utilisent aussi l’outil de Photoshop ou des plug-ins spéciaux. Bref, on a un grand choix d’outils en fonction de la photo et de la quantité de bruit.

Je vais vous expliquer trois techniques simples et quand elles s’appliquent, ou du moins quand c’est moi qui les applique.

1. Réduction du bruit avec Camera Raw

Si une fois développée, l’image ne présente pas une quantité de bruit excessive, je n’ai pas besoin de l’ouvrir sur Photoshop et si je l’édite directement sur Lightroom, j’utilise le panneau de réduction du bruit.

Pour ce faire, j’utilise la vue avant / après. La vue « avant » correspondra à l’image déjà traitée du tunnel de Salomon sur le Río Tinto à Huelva (Espagne).

Je procède en utilisant la flèche orientée à gauche. Une fois la vue éditée sur sa position, je commence par régler les valeurs de luminosité sur pratiquement la moitié du parcours et avec l’outil détail, je récupère un peu d’information.

Couleur et luminosité

Puis je fais la même chose avec la couleur. Une fois effectués ces quatre réglages, j’atténue le résultat ou je baisse les valeurs de luminosité et de couleur pour ne pas laisser l’ensemble sans détails et plat.

Sur ces photos-tests, je n’ai pas réalisé cette « récupération » pour que les réglages soient évidents.

2. Réduction du bruit de base sur Photoshop

Utile si j’ai une photo en finalisation de traitement sur Photoshop car je veux faire des réglages de type clone et je prends les grandes zones aux couleurs similaires. Par exemple, si je remarque un peu de bruit sur un ciel dégagé ou avec de petits nuages, j’ai un peu de bruit gaussien qui s’étend aléatoirement et uniformément sur toute la zone, je ne me complique pas trop la vie et j’utilise l’outil de base de réduction de bruit avec le filtre de Photoshop.

Dupliquer le masque

Une fois la photo éditée, même après la mise au point sélective finale, je duplique le masque et j’applique sans crainte une réduction du bruit agressive.

Après avoir obtenu le masque dont le bruit a été filtré, je masquerai les zones dont je ne souhaite pas qu’on leur applique la réduction de bruit.

En outre, si après avoir appliqué le masque, je remarque un effet encore agressif, je réduis l’opacité de ce masque et je récupère à nouveau une partie des pixels qui avaient été « aplatis ».

3. Réduction du bruit avancé avec Photoshop : avec des plug-ins

Si j’ai des photos à longue exposition, des photos nocturnes, d’étoiles ou de la Voie lactée, je dois utiliser un plug-in de réduction de bruit spécifique. Cela s’explique par le fait que si j’utilise les méthodes classiques expliquées auparavant, mis à part le fait d’éliminer le bruit, je sacrifie aussi une grande partie des détails importants du ciel étoilé, ainsi que le leitmotiv de la photo.

En utilisant le filtre Nik Define 2 pour réduire le bruit numérique

Des filtres avancés pour réduire le bruit, il en existe de nombreux et à des prix très variés mais on peut toujours trouver des produits à l’excellent rapport qualité-prix, ce qui les rend vraiment très intéressants. Et l’un d’entre eux est le filtre Nik Define 2 au prix vraiment attractif : 0 euro.

Ce filtre fait partie de la collection de filtres Nik que Google a acquis il ya quelques années et que la firme propose gratuitement à tout le monde. Les télécharger et les installer est un jeu d’enfant si l’on suit les instructions du site web et leur utilisaition est tout aussi simple.

La première chose à faire, c’est d’ouvrir le filtre et ce dernier prendra une mesure sur plusieurs zones du bruit et appliquera un algorithme de réduction de bruit pour toute l’image. Ce mode automatique est assez bon et efficace pour 90% des photos.

Réglage manuel

Mais si l’on veut affiner davantage, on peut passer à un réglage manuel par zones ou par tons. Ce qui permettra de disposer d’un contrôle plus exhaustif de la réduction du bruit sur l’image jusqu’à obtenir l’aspect final recherché.

Sur cette photo de la « Tour des surveillants de la galaxie », par exemple, j’ai sélectionné la couleur du ciel et c’est là que j’ai davantage augmenté la réduction de bruit en le réduisant sur la couleur marron de la structure de bois de la tour pour m’assurer de conserver les détails.

Réduction du bruit plus précise

Une autre option consisterait à appliquer la réduction du bruit sur toute l’image et à l’aide des points de contrôle, définir une zone où l’on ne souhaite pas autant de réduction comme la structure d’une petite tour, par exemple.

On préfère cette option, on applique le résultat et on obtient une image avec une réduction du bruit plus intéressante et contrôlée.

Conclusion sur le bruit numérique

Pour conclure, je dirai que le mieux, pour réduire le bruit, c’est de ne pas le provoquer ou bien de contrôler parfaitement l’appareil photo et les conditions de la prise ou encore de ne pas le générer lors du post-traitement. Mais si à la fin, notre image présente un peu de ce bruit, on doit pouvoir l’éliminer à l’aide des méthodes expliquées ci-dessous. Mais on pourrait aussi transformer le bruit en grain pour en faire un effet artistique.

Vous le savez bien, n’hésitez pas à nous faire part de vos commentaires ci-dessous ou sur les réseaux sociaux.

Texte original (traduit de l’espagnol) et photos : Alberto Bouzón

Photo principale : Geek