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Cours photo

Cours de photo - la sensibilité (OU LES ISO)

La sensibilité (film speed, ISO speed ou sensitivity en anglais) tient un rôle un peu à part dans cet article, par rapport à l'ouverture et la durée d'exposition.

Nous avons écrit au début de cet article que l'exposition décrit la quantité de lumière qui parvient sur le capteur (ou la pellicule) par unité de surface dudit capteur (ou de la pellicule). Si l'on s'en tient strictement à cette définition, la sensibilité ne fait pas partie de l'exposition. En effet, elle n'a aucune relation avec la quantité de lumière qui arrive sur le capteur, elle ne fait que décrire ou mesurer la quantité de lumière nécessaire pour obtenir la photo. Pour le physicien, donc, c'est un sujet différent. Mais le photographe voit les choses d'un autre œil: la sensibilité est le troisième facteur, après l'ouverture et la vitesse, qui influe sur le rendu d'exposition de la photo. Bref, la sensibilité ne fait pas partie de l'exposition au sens strict, mais elle est si intimement liée à l'ouverture et à la vitesse d'obturation dans la pratique quotidienne des photographes qu'elle doit nécessairement figurer dans ce chapitre. Bon, j'ai mis les réserves d'usage et j'arrête de m'excuser auprès de mes amis physiciens et passe aux choses sérieuses.

La sensibilité ISO est l'échelle de mesure de la sensibilité à la lumière des surfaces sensibles. Elle mesure la réponse de la surface sensible à la lumière incidente et détermine donc, pour un apport de lumière donné (dépendant de luminance du sujet, de l'ouverture et de la vitesse), la quantité de lumière qui sera nécessaire pour impressionner de façon satisfaisante le capteur ou la pellicule. Cette sensibilité est donnée par la valeur ISO de la pellicule ou du réglage de l'appareil. Dans le cas d'une pellicule, par exemple, plus le chiffre est petit, moins la pellicule est sensible et plus elle aura besoin de lumière. On a plus de latitude avec un capteur numérique, puisque l'on peut régler la sensibilité pour chaque photo individuelle.

Comme pour le diaphragme et la vitesse, entre 2 valeurs normalisées, la quantité de lumière nécessaire sera divisée ou multipliée par 2.

Les valeurs normalisées de la sensibilité

Voici, par ordre croissant de sensibilité, les valeurs normalisées de sensibilité les plus courantes, mesurées en ISO (ou en ASA, les deux mesures sont équivalentes):

25 - 50 - 100 - 200 - 400 - 800 - 1600 - 3200 - 6400 - 12800 - 25600 - ...

Comme précédemment, il y a un facteur de 2 entre deux valeurs normalisées successives: en passant d'une valeur à la suivante, la quantité de lumière nécessaire est divisée par 2, et elle est multipliée par 2 en passant à la valeur qui précède. Nous avons de nouveau un écart d'un IL entre deux valeurs de sensibilité successives.

Par exemple, en argentique, une pellicule de 400 ISO (par exemple Ilford HP5) aura besoin de 2 fois moins de lumière qu'une pellicule de 200 ISO et de 4 fois moins qu'une pellicule de 100 ISO (par exemple Ilford FP4). Bien que l'échelle ci-dessus commence à 25 ISO, on considère généralement que la sensibilité de base est 100 ISO. Les pellicules ayant une sensibilité plus faible sont d'un usage assez particulier ou spécialisé, voir professionnel.

La plupart des appareils photo numériques ont une échelle de sensibilité qui commence à 100 ISO, même si:

- on peut dans certains cas "étendre" la sensibilité à 50 ISO (opération dont l'intérêt ne paraît pas sauter aux yeux);

- beaucoup d'appareils ont, semble-t-il, une réelle sensibilité de base (sensibilité native du capteur) de l'ordre de 200 ISO, la valeur 100 ISO est dans ce cas elle-même une extension. (En pratique, les fabricants communiquent très peu sur la sensibilité native de leurs capteurs et il est bien difficile de connaître avec certitude la sensibilité native de son appareil.)

Les pellicules de haute sensibilité (400 ou 1600 ISO, par exemple) sont souvent qualifiées de pellicules "rapides" (parce qu'elles permettent plus facilement d'employer de hautes vitesses d'obturation), alors que les pellicules de faible sensibilité (par exemple 25 ou 50 ISO) sont qualifiées de lentes (parce qu'elles exigent souvent des durées d'exposition assez longues). Ce lien indirect entre la sensibilité et la vitesse d'obturation se reflète dans le fait que le terme anglais le plus couramment employé pour désigner la sensibilité est speed (vitesse). La sensibilité est pourtant en principe liée tout autant à l'ouverture qu'à la vitesse d'obturation. A vrai dire, l'anglais fait un autre raccourci tout aussi curieux, puisque les objectifs ayant une grande ouverture sont qualifiés de "rapides" (fast), laissant ainsi entendre que le principal rôle d'une grande ouverture était de permettre une haute vitesse d'obturation (alors que ce n'est que l'un des deux principaux rôles, la maîtrise de la profondeur de champ étant l'autre).

Combinaison de l'ouverture, la vitesse et la sensibilité

Reprenons l'exemple donné ci-dessus, dans lequel nous avions une exposition correcte sur une première photo avec une ouverture de F/5,6, une vitesse d'1/60 sec. et une sensibilité de 100 ISO. En gardant cette sensibilité de 100 ISO, l'exposition reste correcte avec les couples ouverture/vitesse suivants:

  • F/4 et 1/125 sec.
  • F/2,8 et 1/250 sec.
  • F/2 et 1/500 sec.

ou encore:

  • F/8 et 1/30 sec.
  • F/11 et 1/15 sec.
  • F/16 et 1/8.sec.

Nous avions évoqué le cas où l'on désire une grande profondeur de champ et un mouvement figé. Il faudrait alors une faible ouverture et une courte durée de pose. Mais ce n'est pas possible avec la lumière ambiante: on peut bien sûr choisir F/11 et 1/250 en mode manuel, mais la photo sera très fortement sous-exposée, car on a réduit de deux IL l'ouverture et de deux IL la vitesse, soit au total une baisse de 4 IL: il y a finalement 16 fois trop peu de lumière, en fait, la photo est presque noire. Alors, photo infaisable? C'est là qu'une modification de la sensibilité peut rendre possible ce qui paraissait infaisable: la photo est sous-exposée de 4 IL à 100 ISO? Il suffit de pousser la sensibilité de 4 IL pour retrouver une exposition nominale. Sur l'échelle normalisée ci-dessus, en comptant 4 valeurs à partir de 100 ISO, on trouve qu'il faut pousser la sensibilité à 1600 ISO. Il était possible de procéder au calcul d'une autre façon: nous avons remarqué que la photo recevait 16 fois trop peu de lumière à 100 ISO, il suffit de multiplier la valeur d'origine de 100 ISO par 16 pour obtenir la valeur cible de 1600 ISO.

Remarque: nous détaillons ici ce qui doit être fait pour retrouver une exposition correcte. Dans la pratique courante, le photographe n'a nullement besoin d'effectuer ces calculs lui-même, l'appareil photo s'en charge très bien la plupart du temps, comme nous le verrons plus loin dans les chapitres sur les automatismes d'exposition. Mais il est important que le photographe comprenne ce qui se passe quand il modifie un ou plusieurs réglages, et comment la modification de un ou plusieurs des trois réglages gouvernant l'exposition a des conséquences sur les autres.

Hautes sensibilités, grain et bruit

Dans la pratique photographique courante, avoir besoin de plus de lumière est beaucoup plus fréquent qu'en avoir trop. Dans ce cas, pourquoi faudrait-il se priver de se mettre tout le temps dans les "hauts zizos", cela permet d'assurer une photo nette, grande profondeur de champ et vitesse assez élevée, n'est-ce pas? Malheureusement, non, comme l'ouverture et la vitesse d'obturation, la sensibilité a un impact sur le rendu de la photo en-dehors de ses conséquences sur l'exposition.

Aussi bien en argentique qu'en numérique, les hautes sensibilités dégradent la qualité de la photo. En argentique, on appelle cela le grain: avec des sensibilités élevées (400 et plus encore 1600 ISO): en N&B, on commence à percevoir les minuscules amas d'argent de l'émulsion de la surface sensible sur un tirage de bonnes dimensions (par exemple 20x30), donc un facteur d'agrandissement assez élevé (environ x 10). Cela nuit quelque peu à l'impression de netteté, mais n'est souvent pas très gênant, beaucoup de photographes aiment même le grain N&B, dans certaines limites. En couleur, le grain argentique apparaît également, mais est déjà beaucoup plus gênant, car il se manifeste notamment sous la forme de points colorés parasites très peu esthétiques.

En numérique, on observe le même genre de phénomène aux hautes sensibilités, mais on a coutume de l'appeler bruit numérique ou simplement bruit. Ce phénomène est dû à l'amplification du signal lumineux réalisée pour obtenir des sensibilités plus élevées que la sensibilité nominale du capteur. En simplifiant, disons que cette amplification amplifie également les imperfections de la mesure de lumière faite par chaque photosite du capteur. Si le signal est très faible, le bruit de fond atteint un niveau élevé par rapport à celui du signal (on dit que le rapport signal/bruit se détériore), et l'amplification du signal associé à une haute sensibilité amplifie également beaucoup ce bruit. Comme le bruit se manifeste surtout quand le signal lumineux est faible, c'est généralement dans les zones les plus sombres de l'image que le bruit est le plus visible.

Notons que l'on distingue fréquemment deux sortes de bruit numérique: le bruit de luminance (points parasites plus clairs) et le bruit de chrominance (points parasites colorés). Ce dernier est particulièrement inesthétique et gênant. Nous ne reviendrons plus ici sur cette distinction.

Voici un exemple de photo (sujet inintéressant) prise volontairement avec un mauvais réglage (sensibilité maximale de l'appareil et sous-exposition assez forte compensée en post-traitement), afin d'illustrer le phénomène du bruit. La première image représente la photo entière, et la seconde un recadrage à 50% (Photo L. Rosenfeld, copyright Parlons Photo).

photo entiere

photo recadrée

Comme on le voit, c'est très laid. Un parfait exemple de ce qu'il ne faut pas faire.

Il y a quelques années, les meilleurs appareils photographiques bruitaient dès 400 ou 800 ISO (et les compacts et bridges actuels bruitent encore aujourd'hui à ces sensibilités), mais les reflex modernes (2012-2013) ont de meilleurs capteurs et des processeurs plus puissants pouvant utiliser de meilleurs algorithmes de débruitage, si bien qu'ils peuvent souvent monter bien plus haut en sensibilité avant que le phénomène de bruit n'apparaisse, ou du moins qu'il ne devienne gênant . Compte tenu des progrès incessants, il est impossible de donner ici une règle générale sur la limite de sensibilité à ne pas dépasser, chacun doit faire des essais avec son appareil et se fixer une limite en fonction de sa sensibilité propre: certains photographes et certains types de photos s'accommodent d'un niveau de bruit assez élevé mais restant raisonnable, d'autres ne supportent pas la moindre trace de bruit.

Lutter contre le bruit

Plusieurs stratégies sont possibles pour éviter les photos bruitées. Certains photographes, comme l'auteur de ces lignes, sont calés constamment sur la sensibilité minimale (100 ISO, par exemple), et ne montent en sensibilité que quand il n'y a pas moyen de faire autrement (lumière vraiment insuffisante, impossibilité d'utiliser le flash). D'autres jugent que leur appareil ne produit aucun bruit gênant à une sensibilité trouvée expérimentalement (par exemple 400 ou 800 ISO, voire plus, suivant l'appareil) et laissent l'appareil réglé constamment sur cette sensibilité (sauf quand il faut monter plus haut pour un sujet particulièrement sombre). Aucune des deux approches n'est vraiment meilleure que l'autre, chacun choisira selon ses goûts. Certains appareils ont la possibilité de laisser l'appareil choisir lui-même la sensibilité, mais cette option n'est acceptable que si l'on peut fixer une valeur limite (et encore, ce système est rarement réellement abouti et monte bien souvent très ou trop rapidement à la sensibilité maximale).

Il y a beaucoup d'autres choses à dire sur le bruit, qui pourrait faire l'objet d'un article complet, mais elles seraient hors-sujet dans un article sur l'exposition. Voici juste quelques brefs conseils généraux pour lutter contre le bruit:

  • Rester aux sensibilités les plus basses quand c'est possible;
  • Éviter à tout prix de sous-exposer les photos et de rehausser l'exposition en post-traitement;
  • Éviter de trop pousser la netteté en post-traitement, cela fait aussi monter le bruit;
  • Utiliser le raw quand c'est possible, les possibilités de correction sont meilleures;
  • En raw, exposer "à droite", c'est-à-dire surexposer légèrement (en prenant garde de ne pas brûler les hautes lumières) et diminuer l'exposition en post-traitement;
  • En raw, débruiter avec le logiciel de traitement du raw ("dérawtiseur") plutôt qu'ultérieurement sur le JPEG;
  • Les logiciels spécialisés (DxO, Noise Ninja, Neatimage, etc.) donnent souvent de meilleurs résultats que les logiciels graphiques généralistes, ils permettent souvent également d'appliquer un traitement différencié aux différentes parties de l'image (zones claires ou sombres, zones nettes ou floues, etc.);
  • Ne pas débruiter trop, cela lisse les images et leur donnent un aspect "musée de cire".

Ces conseils sont peut-être un peu lapidaires et demanderaient à être nuancés selon les situations rencontrées, mais ils ont le mérite d'indiquer les voies possibles à suivre.

A venir

Cet article s'est attaché jusqu'à présent à présenter de façon assez détaillée les trois notions de base liées à l'exposition: l'ouverture, la durée d'exposition et la sensibilité. Deux aspects essentiels (et un certaine nombre de questions accessoires) restent à aborder, et seront examinées dans la suite de cet article.

Une question primordiale a été laissée sous le silence pour l'instant. "C'est bien gentil, pourriez-vous à juste titre vous exclamer, d'expliquer qu'il y a des couples ouverture-vitesse (ou triplets ouverture-vitesse-sensibilité) permettant d'obtenir une bonne exposition pour une luminosité donnée, mais comment je sais lesquels?" La prochaine partie de cet article sera consacrée à la mesure de la lumière, c'est-à-dire (pour l'essentiel) l'utilisation des instruments très précis et très puissants dont sont dotés les appareils actuels pour mesurer la lumière et déterminer les paramètres d'exposition. Nous clarifierons des notions comme "mesure spot", "mesure matricielle ou évaluative" (selon les marques), "mesure pondérée centrale", etc. Nous verrons aussi qu'il existe différentes méthodes de mesure, adaptées à différents types de sujets.

Deuxième question essentielle: faut-il, pour chaque photo, se poser toutes les questions qui ont été abordées ici? Non, bien sûr. Il est important de bien comprendre les trois notions de bases décrites ici pour comprendre les effets des réglages que l'on adoptera, mais il faut aussi savoir que les appareils actuels fourmillent de mécanismes automatiques ou semi-automatiques permettant souvent de réaliser ces réglages très rapidement. Par exemple, on verra que certains réglages permettent de donner la priorité à la profondeur de champ (en fixant l'ouverture) et de laisser l'appareil déterminer lui-même les autres paramètres de l'exposition. Le chapitre suivant de cet article sera donc consacré aux modes d'exposition, c'est-à-dire toute une série de réglages automatiques ou semi-automatiques de l'appareil permettant de faciliter la prise de vue en donnant à l'appareil les directives essentielles sur le résultat recherché, et laissant l'appareil trouver les autres.

Il a aussi été question d'un certain nombre d'aspects accessoires, mais les plus importants de ceux-ci ne pourront être décrits que lorsque les deux grandes questions ci-dessus auront été abordées. Pour l'instant, disons que nous aborderons notamment les questions suivantes: mémorisation d'exposition et cadrage-recadrage, correction d'exposition, braketing, mode priorité aux hautes lumières, exposition à droite, HDR, etc.

ce cours de photo gratuit vous a été proposé par L’équipe de parlonsphoto

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Ce cours a été rédigé par Laurent Rosenfeld