L’histogramme

Comme nous l’avons vu dans la leçon précédente, l’exposition est un des paramètres les plus importants d’une image.

Nous avons déjà évoqué comment modifier l’exposition, et il nous reste à voir comment la visualiser. C’est le rôle d’un outil très puissant : l’histogramme.

De manière générale, ne vous fiez jamais à l’écran LCD de votre appareil pour évaluer l’exposition d’une image. Il n’est pas conçu pour restituer de manière fidèle la luminosité d’une image, surtout que la luminosité perçue dépend de beaucoup de facteurs, comme le niveau de luminosité ambiante du lieu où vous vous trouvez, ou le réglage de luminosité de l’écran de votre appareil.

Ainsi, en vous fiant à cet écran, vous pourriez croire sur le terrain qu’une image est bien exposée, avant de découvrir chez vous que l’écran vous a induit en erreur.

Contrairement à l’écran LCD, l’histogramme est un moyen plus « scientifique » d’évaluer votre exposition, et il aura le même aspect sur tous les écrans (un simple écran LCD ou votre magnifique écran d'ordinateur chez vous !) Tous les appareils photo permettent d’afficher l’histogramme :

  • en live à la prise de vue pour les appareils compacts et hybride. Cette fonction très utile vous montre en temps réel l’histogramme de l’image

  • après la prise de vue pour la plupart appareils reflex. En effet, un histogramme en temps réel n’est pas possible avec un viseur optique

Passons maintenant à ce qu’est réellement l’histogramme !

Imaginez une photo JPG noir et blanc.
Disons qu'elle est codée sur 8 bits, ce qui veut dire que chaque pixel de l’image ne peut avoir que 2^8 (2 puissance 8) = 256 valeurs, qui sont des différentes nuances de gris. 0 est le noir pur, 1 est légèrement plus clair, et cetera jusqu’à atteindre 255, le blanc pur.

Maintenant imaginez que vous avez une réserve de billes, et une série de 255 tubes verticaux bien alignés devant vous. Nous allons examiner notre image, pixel par pixel, et regarder la luminosité de chacun d’entre eux (entre 0 et 255 donc). 

Supposons que le premier pixel est assez sombre, disons au niveau 15 : vous mettez une bille dans le tube n°15. Le pixel d’après est aussi au niveau 15, donc vous mettez une autre bille dans le même tube.

Ça ressemble au jeu "Puissance 4" ☺️

Nous faisons cela pour les quelques millions de pixels qui composent l’image (oui, c'est du boulot). Et une fois terminé, prenons un peu de recul sur notre rangée de tubes.

Si notre image est très sombre, nous aurons beaucoup de billes dans les tubes de gauche, et peu dans les tubes de droite. A l’inverse, si l’image est surexposée, les tubes de droite seront pleins, et ceux de gauche presque vides. Et si nous avons une exposition équilibrée, alors toutes les billes seront plutôt dans les tubes du milieu.

C’est exactement la manière dont l’histogramme est construit. Bien sûr, compter des millions de pixels et se souvenir du niveau dans chaque tube nous prendrait un moment, mais c’est le genre d’opération que les ordinateurs adorent faire instantanément 🙃

Voici quelques exemples concrets. Une image très sombre :

Et son histogramme :

Remarquez comme toute l’information de l’image est décalée vers la gauche, avec presque rien au centre et à droite. Remarquez aussi que le faisceau des lampes frontales est trop petit pour être visible dans l’histogramme (trop peu de pixels).

A l’inverse, voici une image assez lumineuse :

Une grande partie de l’image est proche du blanc. Son histogramme et décalé vers la droite. Il y a une petite barre coupée sur la droite, ce qui signifie que nous avons perdu du détail dans le blanc pur.

Dans ce cas, ce n’est pas grave car cela correspond à une surface de neige lisse naturellement très lumineuse. C’est un bon exemple d’une « mauvaise exposition » qui nous convient 😉

Pour finir, voici une image plus classique :

Son histogramme montre une répartition régulière des pixels du noir pur au blanc pur.

Il y a quelques points importants à connaître :

  • À moins que vous ayez fortement modifié l’image dans Photoshop, il n’y aura pas de transition brusque de 0 à une valeur élevée entre deux « tubes » voisins de l'histogramme. Les lois de la physique font qu’on obtient souvent des courbes en forme de cloche.

  • L’histogramme permet de visualiser l'effet d'une modification d'exposition. Cela consiste simplement à déplacer l’ensemble de l’histogramme vers la droite (vous surexposez), ou vers la gauche (vous sous-exposez).

  • Si vous le déplacez trop loin un phénomène intéressant se produit : l’histogramme s’écrase sur le bord et met toutes les billes dans le dernier tube : blanc pur ou noir pur. Cela signifie qu'une zone de pixels est toute blanche ou toute noire, et l'information de cette zone (sa texture) est perdue. Nous voulons bien sûr éviter cela.

  • Un histogramme idéal est donc assez facile à définir : en forme en cloche prenant toute la largeur et se terminant sur les bords, sans perte de détails. C’est ce que le posemètre de l’appareil essaye de reproduire dans ses réglages. Mais comme nous l'avons dit plus haut, une bonne photo ne respecte pas toujours cette forme d'histogramme 😉

Enfin, voici quelques points de détail plus avancés :

  • Jusqu’à présent, nous avons parlé uniquement de luminosité, pas de couleurs. Sur une photo couleur, l’information liée à la couleur est codée en trois canaux (bleu, rouge, et vert, les fameux RVB), et cela se traduit par trois histogrammes superposés.

    Si vous ne voyez qu'un seul histogramme sur votre écran, il s'agit en fait de la moyenne des trois.

    Donc si vous avez un objet coloré très clair dans le cadre, il est possible que le canal correspondant soit saturé (par exemple le bleu) sans le voir sur l’histogramme général. Idéalement, il est utile d'activer les trois histogrammmes superposés. Mais en général, l'histogramme unique moyenné est déjà bien suffisant !

  • Si vous photographiez en format RAW (on en reparle dans une prochaine leçon), il faut savoir que l’histogramme affiché est celui de l’aperçu JPG, et non pas celui de l’image RAW à proprement parler.

    Et donc, même si l'histogramme est plaqué à droite ou à gauche, vous pouvez récupérer plus d’information que vous ne le pensez. C’est un point que les fabricants pourraient améliorer assez facilement, mais ne s’en occupent pas, étrangement 🤨

  • La manière dont les appareils stockent l’information fait qu’il y a plus de détail dans les hautes lumières (parties claires) que dans les ombres (parties sombres). Si vous prévoyez de faire du post-traitement sur vos images, vous avez intérêt à essayer de déplacer autant que possible vos histogramme vers la droite en évitant l’atteindre le blanc pur, et ensuite diminuer l’exposition en post-traitement.
    Mais faites attention à ne pas être trop gourmand au risque de bruler les hautes lumières de votre image.
    C’est ce qu’on appelle « la technique de l’exposition à droite », et permet d’obtenir une meilleure qualité d’image. Pour en savoir plus, je vous ai mis un article détaillé en dessous !

Maintenant, à vous !

Votre mission va être assez courte pour cette leçon. L’idée est de vous familiariser avec l’histogramme et de vous entraîner à relier l’histogramme à l’image elle-même. C'est une gymnastique que vous allez maîtriser assez vite.

Avant de commencer, relisez le manuel de votre appareil pour savoir comment afficher l'histogramme pendant ou après la photo.

C'est bon ? Alors c'est parti :

  • Choisissez une scène statique. Prenez une photo et regardez l’histogramme. Maintenant utilisez la correction d’exposition dans les deux directions (+ et -) en prenant des photos à différentes valeurs, et regardez comment l’histogramme se déplace. Vous devriez voir que sa forme globale ne change pas et qu'il se contente de se déplacer en bloc vers la droite ou vers la gauche. Poussez maintenant l’histogramme contre un bord et regardez comment l’information « se plaque » contre ce bord. Essayez d’identifier quelle partie de l'image devient toute blanche ou toute noire.

  • Maintenant, cherchez quelques images que vous aimez sur internet. Téléchargez-les (vérifier que vous avez le droit !) et ouvrez les dans un programme qui vous permet de voir l’histogramme, par exemple Xnview, Aperçu (sur Mac), Gimp, ou Darktable. Essayez de deviner à quoi ressemblera l’histogramme en regardant l’image, puis affichez-le pour voir si vous avez bon 😉

  • Pour finir, vous pouvez faire l’inverse : essayez d’identifier à quelle partie de l’histogramme correspond chaque partie de l’image. Par exemple, sur l'image du début, on voit que les pixels clairs des lampes frontales sont trop peu nombreux par rapport aux pixels sombres pour être visibles sur l’histogramme.

Vous verrez qu'après avoir fait ces exercices, l'histogramme sera votre nouvel ami pour mieux maîtriser l'exposition de vos photos. Intéressé de savoir si vous avez pu tester cela sur vos photos et quels résultats vous avez eus !

Ressources

La technique de l'exposition à droite

Pour ceux qui aller plus loin, un article du blog Apprendre la Photo pour maîtriser cette technique.

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