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Pourquoi le bruit est composé de taches rouges et bleues ?


par Cyril Alméras, le Lundi 6 Avril 2009


Vous avez certainement remarqué ces taches de couleurs dans les parties sombres des photos que vous prenez en haute sensibilité. D'où cela provient-il ?


Pourquoi le bruit est composé de taches rouges et bleues ?
Le bruit numérique est du à des imperfections au niveau de chaque pixel de votre capteur. Amplifiées fortement par le réglage d'une sensibilité élevée, ces erreurs forment des défauts visibles. Soit mais pourquoi donc ces défauts ne restent-ils pas au niveau du pixel au lieu de former des taches ?

Tout d'abord, il faut savoir qu'un capteur de 12 mégapixels, par exemple, contient en fait des pixels sensibles au vert (6 millions) des pixels sensibles au rouge (3 millions) et d'autres au bleu (3 millions).
Ceux-ci sont répartis selon un schéma régulier appelé matrice de Bayer. L'important ici est de comprendre qu'au niveau du capteur, chaque pixel n'a d'information que sur une seule couleur. Alors que dans le fichier jpeg final, chaque pixel contient les trois couleurs.

Le logiciel qui va traduire les informations venant du capteur en fichier image va donc devoir tricher. Pour tous les pixels verts et rouges par exemple, soit trois quarts des pixels, on ne connait pas la quantité de bleu. Le logiciel va donc se baser sur l'information venant des pixels bleus alentours afin d'évaluer la part de bleu d'un tel pixel. La même chose se passe pour le rouge.

Voilà comment une petite erreur au niveau d'un pixel (erreur à l'origine du bruit) se répercute sur un ensemble de plusieurs pixels sur l'image finale.


VOS COMMENTAIRES
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12.Posté par Eugène Ponsaerts le 15/08/2010 11:27

Le bruit est la bête noire du photographe. Je possède un Sony A350 et un Canon 5D Mark II
et je peux affirmer que c'est exactement ce que dit Cyril, avec l'un je ne peu aller plus loin que 400 ISO alors qu'avec l'autre je monte a 1600 ISO (si nécessaire)
Il y a encore une autre remarque. Dans les couleurs sombres, on a très peu de variantes de tonalité (surtout en 8 bit) Les 4 premiers bits ne font que 16 tonalités, or il faut savoir que augmenter de 1 bit correspond à 1 diaphragme (ou diminuer de 1) Le niveau du bruit atteint aisément les 4 premiers bits. Vous comprenez pourquoi les photos sous exposées sont presque irrécupérables a moins de travailler en 16 bit, en 16 bit le bruit reste pareil mais le rapport signal/bruit est meilleurs puisque nous aurons 65384 niveaux au lieu de 256.

11.Posté par Tyma le 15/08/2010 03:00

Bonsoir, un article très intéressant.


10.Posté par Eugène Ponsaerts le 06/10/2009 19:39

En fait, les 12Mégapixels et plus (appelé aussi photosites) du capteur ne perçoivent pas la couleur. Ils captent des photons qui excitent des électrons. D'où un signal correspondant à l'amplitude de la lumière ou encore de son intensité. Comme chaque photosite est ouvert d'une couleur rouge,verte ou bleue; le traitement accordera la valeur d'une des 3 couleurs fondamentales (avec les photosites adjacents). Or il se fait que dans le noir il n"y a théoriquement rien. Mais il faut aussi savoir que le capteur est alimenté par une source de courant et il y a une fuite d'électrons appelé aussi bruit thermique libérant ainsi des électrons. D'où un signal bruité qui prend la forme de points bleu, rouge ou vert dû à ce bruit parasite. Ce bruit augmente avec la température. Evitez donc de laisser votre appareil au soleil.
Enfin, ce bruit existe à tous les niveaux, on peut le voir dans les couleurs foncées et même claires.

9.Posté par Andex le 05/10/2009 19:53

Et je ne comprends pas pourquoi s'obstiner à mettre des "couleurs" dans les noirs et ombres, alors qu'en désaturant, on éviterait ce bruit des zones noires... je devrais valider mon invention, moi... :)

8.Posté par Eugène Ponsaerts le 02/09/2009 10:07

Je crois que les ingénieurs se penchent sur plusieurs solutions. La première sera de perfectionner le pacteur en lui donnant une réponse logarithmique (LinLog) Ce qui donnera une dynamique élevée à la photo.
La duexième solution est une fonction qui utiliserait le braketing en combinant 3 photos dont 1 surexposée et 1 sous exposée. De la photo surexposée, on retirera par un traitement logiciel un noir quasi sans bruit en réduisant l'ISO et pour la partie fortement éclairée (le ciel blanc) on prendra la partie claire de la photo sous-exposée pour retrouver le bleu...
Vous voyez ou je veux en venir?

7.Posté par chris le 13/07/2009 05:04

Pour réduire le bruit, il y a sous LightRoom le filtre de luminance, je n'hésite pas à le mettre à 100% sur certaiens photos...et même ca rajeunit les personnages :-)

6.Posté par Pinoo.be le 09/06/2009 14:52

Cyril: des photos floues ou des photos bruitées = pareil non? Ce n'est pas vraiment vendable ou beau esthétiquement parlant! Si elles sont floues, ça ne le fait pas. Si elles sont bruitées non plus, non? Alors autant éviter les deux et faire en sorte qu'aucun de ces deux cas n'arrive. Ça ferait une belle jambe que la photo soit nette mais tellement bruitée que finalement c'est la même chose voire pire. Donc on en revient à ton conseil: basse sensibilité. Si difficile, parvenir à pouvoir le faire, de quelque manière.

5.Posté par Cyril (la rédac) le 12/05/2009 22:33

Mais si, les ingénieurs "arrangent ça" d'année en année! Ils ajoutent des microlentilles de plus en plus efficaces devant chaque pixel, ils améliorent les indispensables filtres de couleurs pour perdre moins de photons, ils perfectionnent l'électronique qui traite le signal etc etc... Mais d'un autre coté la course aux pixels rends les pixels plus petits, et du coup l'image de chaque nouvelle génération n'est pas "beacoup moins bruitée", elle est "un peu moins bruité" et plus fine.

4.Posté par Pinoo.be le 11/05/2009 23:29

Cyril,
conseil très pertinent. Je garde. Je faisais un bête test sur mon petit jardinet un soir de soleil couchant mais étant dans l'ombre. Et fatalement pas assez de lumière. Je me suis dit je vais essayer les 1600 ISO, histoire de le voir moi aussi. Test réussi: en effet un bruit "tonitruant". :) C'est quand même un dilemme ton exemple. Je suis d'accord à 100%. Triste quand même qu'il faille avoir pour résultat des photos nettes mais bruitées. Ca gâche un peu non? Non? Ok alors...
Et l'avenir du numérique ne pourrait pas arranger cela? Jamais de jamais?
Merci Cyril et bonne semaine.

3.Posté par Cyril (la rédac) le 11/05/2009 22:29

Pinoo,
oui, en poussant la sensibilité on arrive toujours à voir ce défaut. Plus ou moins vite suivant les appareils (un 5D Mark II aura aussi peu de bruit à 1600 ISO qu'un appareil moins cher réglé sur 400 ISO).
Je dirais que le "meilleur conseil" est de choisir la plus basse sensibilité possible en fonction des conditions. Exemple: tu photographies un spectacle de danse, la lumière est limitée. Pas question d'utiliser le flash. Même en ouvrant le diaphragme au maximum, la vitesse d'obturation indiquée est trop basse pour figer le mouvement, à moins de monter la sensibilité. Mieux vaut des photos nettes, bruitées, que des photos complètement floues, non?

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