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Pourquoi basse lumière ne rime pas toujours avec bruit élevé : les fonctions de réduction du bruit sur les appareils EOS et Cinema EOS

Vous n'avez pas à craindre des niveaux de bruit indécents lorsque vous travaillez en basse lumière. Les experts Canon expliquent les technologies et options de réduction du bruit sur les derniers modèles d'appareils photo EOS et de caméras Cinema EOS de Canon.
Un homme de profil, visant avec un appareil photo, sa silhouette contrastant sur un ciel violet et orange au coucher du soleil.

Prendre des photos avec une sensibilité ISO élevée en basse lumière est la formule parfaite pour créer du bruit dans l'image. Toutefois, dans de nombreuses situations, la stabilité offerte en combinant un objectif stabilisateur d'image et la stabilisation d'image intégrée dans le Canon EOS R5 peut vous éviter de trop augmenter la sensibilité ISO. « À l'époque, un trépied était souvent la solution » explique Mike Burnhill de Canon Europe. « Mais les trépieds ne sont pas toujours pratiques. La possibilité de photographier à main levée en utilisant une vitesse d'obturation plus lente avec une sensibilité ISO plus faible ouvre donc tout un champ de possibilités. »

Le bruit d'image est un problème récurrent pour les photographes et les vidéastes lorsqu'ils travaillent en basse lumière. Mais ne laissez pas la peur du bruit vous freiner. Grâce aux technologies et aux fonctionnalités dont disposent désormais les appareils photo Canon EOS et les caméras Cinema EOS, ce problème est plus que jamais facile à gérer.

Ne vous y trompez pas : il existe un « grain » aléatoire ou une neige visuelle dans chaque image numérique. Mais ils sont plus évidents si vous utilisez des réglages ISO (ou de gain) élevés, ou une exposition longue, car dans les conditions de prise de vue où ces réglages sont nécessaires, le rapport entre les informations sur l'image et le bruit est plus faible. En augmentant la sensibilité ISO, on amplifie à la fois l'information et le bruit, ce qui rend ce dernier plus apparent. De la même manière, récupérer les détails des zones sombres en post-production semble créer du bruit, mais en réalité cela ne fait que rendre visible le bruit qui a toujours été présent sur l'image. Par définition, les zones sombres sont les zones où moins de lumière a atteint le capteur et où il y a donc moins de données d'image par rapport au bruit.

Est-il donc possible de minimiser ou réduire le bruit sur les photos et les vidéos prises en basse lumière ? Voici un guide rapide sur les technologies et options de réduction du bruit, particulièrement celles directement intégrées dans les appareils Canon.

« Il existe essentiellement deux catégories de bruit », explique Mike Burnhill, spécialiste senior des produits pour Canon Europe. « D'abord, il y a la catégorie des bruits créés à l'étape de pré-capture par des phénomènes électromagnétiques naturels, tels que le bruit des photons ou la diaphonie. Chez Canon, nous essayons toujours de réduire ce type de bruit en remodelant nos capteurs de manière à améliorer le rapport signal/bruit.

« Ensuite, il y a la catégorie des bruits générés à l'étape du traitement digital de l'image, qui peut être décomposée entre le bruit de chrominance et le bruit de luminance. » Ces deux types de bruits peuvent être corrigés grâce à la réduction du bruit, pouvant être appliquée directement dans l'appareil, ou à l'aide d'un logiciel. Les fonctionnalités de réduction du bruit sur les appareils photo Canon EOS et les caméras Cinema EOS actuels sont plus sophistiquées que jamais. Et la puissance de traitement obtenue avec un ordinateur ou un logiciel tel que le programme gratuit Digital Photo Professional (DPP) de Canon permet d'obtenir des résultats encore meilleurs en matière de réduction du bruit.

Une prise de vue en basse lumière d'un paysage offrant une vue sur un plan d'eau face à des collines escarpées. La moitié droite, prise avec une sensibilité ISO élevée, présente un bruit nettement plus important.

Le bruit est un problème courant sur les images avec une sensibilité ISO élevée. La moitié gauche de cette image a été prise à ISO 100 avec une vitesse d'obturation de 2,6 s, mais l'exposition longue a flouté le mouvement de l'eau. La moitié droite a été prise à 1/125 s, mais la sensibilité ISO a été augmentée jusqu'à 25.600 afin de laisser entrer suffisamment de lumière à cette vitesse d'obturation. Cela a permis de capturer beaucoup plus de détails de la surface de l'eau, mais le bruit de l'image a considérablement empiré, ce qui est particulièrement visible sur le ciel. Photos prises avec un Canon EOS 850D équipé d'un objectif Canon EF 16-35mm f/2.8L II USM (désormais remplacé par l'objectif EF 16-35mm f/2.8L III USM) à 23 mm et f/8.

Un boîtier d'appareil photo Canon EOS R6 sans objectif, pour laisser apparaître le capteur plein format.

Un rapport signal/bruit plus élevé produira des images plus nettes, le « signal » étant les informations sur l'image capturées par l'appareil photo. « Fondamentalement, tout dépend de la taille des pixels, c'est-à-dire des photorécepteurs ou des « puits de lumière » du capteur », explique Mike. « À capteur comparable, plus le puits de lumière est grand, plus il peut absorber de photons et plus le rapport signal/bruit est favorable. » C'est l'une des raisons principales qui explique les remarquables performances en basse lumière du Canon EOS R6 : son capteur plein format 20,1 MP possède moins de pixels répartis sur la zone du capteur qu'un capteur plein format 45 MP, par exemple, ce qui signifie qu'ils sont plus grands.

Utiliser la réduction du bruit directement dans l'appareil photo

Les derniers appareils photo EOS tels que le Canon EOS R5 et le EOS R6 sont équipés de trois types de réduction automatique du bruit intégrée : en ISO élevée, multivues et en exposition longue.

Malgré son nom, la réduction du bruit en ISO élevée peut être appliquée sur n'importe quel réglage de sensibilité ISO, bien que ses effets soient plus perceptibles à des sensibilités ISO plus élevées. « Chaque appareil photo possède des modèles de chrominance et de luminance définis dans le système », explique Mike. « Ces préréglages, conçus par nos ingénieurs, sont basés sur les caractéristiques du capteur et des réglages de sensibilité ISO. Ils indiquent généralement à l'appareil photo que lorsqu'un JPEG est pris avec une certaine sensibilité ISO, une valeur de réduction du bruit spécifique doit être appliquée. »

Vous pouvez régler la puissance globale de la réduction du bruit en ISO élevée selon trois niveaux, mais vous ne pouvez pas régler les paramètres de chrominance et de luminance de la même manière qu'avec un logiciel tel que DPP. « Les préréglages doivent être prédéfinis pour la vitesse », explique Mike. « Par exemple, lorsque vous photographiez un match de foot à 30 im./s avec le Canon EOS R3, il faut que vos paramètres soient bien programmés pour que le processus se fasse instantanément. »

Capture d'écran du logiciel Digital Photo Professional montrant un arbre dont la silhouette ressort sur un ciel violet, avec les contrôles de réduction du bruit à droite.

Les options de réduction du bruit du logiciel Digital Photo Professional de Canon vous permettent de traiter séparément le bruit de chrominance (couleur) et le bruit de luminance (luminosité), et vous seront utiles, quel que soit l'appareil photo utilisé. « Si vous prenez des photos avec un appareil photo haute résolution, vous voudrez peut-être appliquer une réduction du bruit de luminance pour éviter de toucher à la résolution », suggère Mike. « Mais si vous utilisez un appareil photo à plus faible résolution, le fait de réduire le bruit de luminance peut faire perdre plus de détails. »

Une vue en coupe d'un appareil photo Canon EOS R3, montrant la monture d'objectif RF et le capteur de l'appareil photo.

La conception avec capteur rétroéclairé du Canon EOS R3 permet d'intégrer une plus grande partie des circuits du processeur dans le capteur lui-même. « Être capable de déplacer les convertisseurs analogiques/numériques plus près du signal signifie qu'il y a moins de chance que des interférences se produisent et génèrent plus de bruit avant que vous ne le convertissiez en un signal traité numériquement », explique Mike.

Comme pour la réduction du bruit en ISO élevée, la réduction du bruit multivues peut être appliquée uniquement sur les JPEG directement dans l'appareil photo. « C'est une technique qui pourrait fonctionner avec les fichiers RAW, mais là encore, il s'agit de rendre l'ensemble du processus plus facile et rapide », explique Mike.

« La réduction du bruit multivues est un processus similaire à celui de l'empilement de mises au point, car il nécessite d'accumuler et de comparer plusieurs images prises depuis la même position. L'appareil photo est ensuite capable de supprimer le bruit aléatoire en conservant uniquement les données qui se trouvent au même endroit dans chaque image.

« C'est la raison pour laquelle ce type de réduction du bruit n'est vraiment conçu que pour les objets immobiles uniquement. Tout ce qui bouge entre les images pourrait être considéré comme du bruit et supprimé. »

La réduction du bruit en exposition longue peut être utilisée pour les fichiers JPEG et RAW. Il est nécessaire de réaliser une seconde exposition directement dans l'appareil photo afin de supprimer le bruit de type fixe généré au cours d'une exposition longue. « Pour l'essentiel, ce processus est une version moderne de la soustraction des images sombres », explique Mike. « Cela nécessite de prendre deux photos l'une après l'autre, mais en gardant le bouchon d'objectif pour l'une d'elles. Sur les appareils photo EOS actuels, l'obturateur est automatiquement fermé pour la seconde exposition. » Sans aucune lumière atteignant le capteur, cette prise de vue ne contiendra qu'un motif de bruit.

« L'appareil photo compare le bruit sur l'image sombre et celui sur l'image normale afin de pouvoir supprimer tout pixel bloqué ou bruit généré aléatoirement par le système plutôt que par l'appareil photo. »

La chaleur produite par l'appareil photo au cours d'une exposition longue est une source potentielle d'interférences. Mike conseille donc de laisser l'appareil photo refroidir un peu entre les prises de vue. « Une simple manipulation, comme celle de déplier l'écran, peut aider l'appareil photo à se maintenir à une bonne température. », ajoute-t-il.

Un technicien portant des gants blancs nettoie le capteur d'un appareil photo Canon.

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Une vue du ciel nocturne étoilé et de la Voie lactée à travers les frondes de grands palmiers.

L'astrophotographie est un domaine dans lequel vous devez photographier avec une faible sensibilité ISO et réduire le bruit au moment de la capture de l'image. « Il ne faut pas sur-traiter le bruit sur une astrophotographie, car cela peut effacer les étoiles », explique Mike. Photo prise avec un Canon EOS R6 équipé d'un objectif Canon RF 16mm F2.8 STM à 25 s, f/2.8 et ISO 6400.

Un gros plan sur des fleurs dans un champ, avec un encadré contenant un histogramme aux valeurs croissantes dans sa partie droite (zones lumineuses).

En photographie, la technique ETTR (Exposing To The Right) peut aider à réduire le bruit dans les zones plus sombres d'un fichier RAW pris à la lumière du jour. Ce processus exige que les zones sombres soient surexposées directement sur l'appareil photo, afin qu'elles contiennent le moins de bruit possible, et que l'exposition soit ensuite corrigée dans un logiciel de traitement RAW tel que Digital Photo Professional (DPP) de Canon.

Réduire le bruit dans les vidéos

Réaliser des vidéos peut également générer des niveaux de chaleur relativement élevés, et le bruit dans une image en mouvement est beaucoup plus difficile à gérer. « Certains appareils EOS vous offrent la possibilité de filmer des vidéos au format RAW, ce qui vous permet d'effectuer beaucoup plus de traitements par la suite », explique Mike. « Mais il est difficile de modifier les vidéos, car il y a beaucoup d'images. Il est donc logique d'utiliser la sensibilité ISO la plus basse possible et la réduction du bruit directement dans l'appareil pour essayer de le réduire à la source. »

Aron Randhawa, spécialiste du marketing vidéo professionnel chez Canon Europe, confirme que la réduction du bruit directement dans l'appareil est un aspect essentiel de la production vidéo. « Les opérateurs de caméras vidéo ont moins de flexibilité pour contrôler l'exposition par la vitesse d'obturation, et les types de bruit peuvent devenir plus perceptibles sur les images quand elles bougent. En plus de cela, il est désormais essentiel pour les caméras vidéo de réduire le bruit afin de fournir la plage dynamique étendue qui est attendue pour diffuser de contenu HDR. »

Un diagramme expliquant le concept de la technologie de capteur Canon DGO : la combinaison d'une lecture de gain élevée avec une lecture de gain moins élevée pour produire une seule image HDR.

Avec la technologie de capteur avec sortie à gain double (DGO, Dual Gain Output) de Canon, intégrée aux caméras vidéo professionnelles EOS C300 Mark III et EOS C70, chaque pixel du capteur est lu à deux niveaux d'amplification distincts, puis les deux lectures sont combinées dans une image unique. Le signal à plus forte amplification capture les détails subtils des zones sombres et réduit le bruit, tandis que le signal à plus faible amplification optimise les informations des zones lumineuses. L'association des deux signaux produit de superbes séquences HDR parfaitement nettes.

« La réduction du bruit dans nos caméras Cinema EOS fonctionne de pair avec notre matériel et nos logiciels », explique Aron. « En ce qui concerne le matériel, Canon n'a cessé de développer des capteurs d'image offrant une technologie de pointe pour capter la lumière avec un bruit minimal.

« Depuis le lancement de la caméra Canon EOS C300, nous avons utilisé la plate-forme innovante de la technologie CMOS Dual Pixel pour aider à réduire les niveaux de bruit. Pour ce faire, la lumière est capturée par deux photodiodes par pixel séparées, ce qui permet au capteur de normaliser ces mesures et donc réduire tout bruit potentiel. »

La technologie de capteur vidéo de Canon a continué d'évoluer, avec la Canon EOS C300 Mark III et la EOS C70, toutes deux équipées du capteur avec sortie à gain double (DGO, Dual Gain Output) révolutionnaire de Canon. « Il produit deux images qui sont lues à des niveaux d'amplification différents puis fusionnées pour produire une image avec un niveau de bruit réduit et une plage dynamique de 16 diaphs », explique Aron.

Le directeur de la photographie Ben Sherlock filme avec la caméra Canon EOS C300 Mark III dans un décor rural, avec des buissons et de l'eau en arrière-plan.

Un capteur révolutionnaire – DGO

Découvrez comment l'EOS C300 Mark III et l'EOS C70 offrent une plage dynamique de plus de 16 diaphs et un niveau de bruit réduit grâce à la technologie de capteur révolutionnaire de Canon.
Un gros plan sur l'écran LCD d'une caméra Canon EOS C70 montrant deux personnes se faisant filmer et les paramètres utilisés.

Avec les caméras Cinema EOS, vous avez la possibilité d'enregistrer en Canon Log 2 ou Canon Log 3. L'écran confirme que ce dernier est utilisé ici sur une Canon EOS C70. « Le Canon Log 2 offre la meilleure plage dynamique, mais il peut également augmenter le niveau de bruit dans les zones sombres », explique Aron. « Le Canon Log 3 nécessite moins de traitement de l'image en post-production. Cependant, grâce au nouveau capteur DGO de Canon, le Canon Log 2 devient accessible à tous, même à ceux qui souhaitent une exécution rapide avec moins de temps à passer en post-production. »

Les options de réduction du bruit avec les caméras Cinema EOS

« Nos caméras vidéo sont également équipées de processeurs DIGIC DV qui utilisent des algorithmes logiciels poussés pour réduire le bruit tout en maintenant une qualité d'image élevée », poursuit Aron. « Sur les caméras Cinema EOS, ce traitement peut être entièrement contrôlé par l'utilisateur grâce aux contrôles de réduction du bruit Filtre spatial et Corrélation de trames. Le Filtre spatial ajoute un léger effet de flou artistique à l'image, tandis que la Corrélation de trames compare le niveau de bruit entre les différents cadrages et utilise ces informations pour le réduire. »

Les dernières caméras Cinema EOS offrent des niveaux de réduction du bruit de 1 à 12 en utilisant le contrôle Filtre spatial et des niveaux de 1 à 3 avec la Corrélation de trames. Le réglage par défaut pour le Filtre spatial varie selon les caméras. Par exemple, il est réglé au niveau 1 sur la Canon EOS C500 Mark II, mais il est désactivé sur les modèles EOS C300 Mark III et EOS C70. « Cela en dit long sur la capacité du capteur DGO à contrôler le bruit », explique Aron. « Bien sûr, il n'y a aucune réduction du bruit appliquée sur les séquences capturées en RAW. Cela permet aux utilisateurs d'avoir un meilleur contrôle de la fidélité en post-production.

« La Corrélation de trames est toujours désactivée par défaut sur toute la gamme Cinema EOS. Les variations potentielles de performances entre les différentes scènes est l'une des raisons pour lesquelles nous ne l'activons pas. Il peut y avoir des scènes où la Corrélation de trames fonctionne très bien, car elle peut vraiment détecter le bruit entre les différents cadrages, tandis que dans d'autres, elle peut ne pas détecter un bruit aussi subtil. »

Un cinéaste filme avec une caméra Canon EOS C300 Mark III dans une décharge jonchée de débris.

« Si vous allez jusqu'au niveau le plus élevé du Filtre spatial, de 1 jusqu'à 12, sur une caméra Cinema EOS, le principal inconvénient sera que l'image va devenir nettement plus lisse », explique Aron. « Cela peut poser problème si vous travaillez sur une production cinématographique haut de gamme, mais si vous êtes un réalisateur de documentaires filmant pour la télévision, c'est peut-être plus acceptable. » © Ron Batzdorff

En plus de la réduction du bruit, il existe des moyens de réduire au minimum le risque de bruit dans les séquences vidéo. « Un rapport signal/bruit élevé est fondamental pour pouvoir obtenir des images de haute qualité, tant pour les vidéos que pour les photos », explique Aron. « Une des premières choses à faire pour augmenter ce ratio est d'éclairer votre scène de manière appropriée. Ajoutez de la lumière avant de penser à amplifier l'image dans la caméra avec une sensibilité ISO ou un gain plus élevé.

« La prochaine étape consiste à augmenter l'ouverture pour faire rentrer plus de lumière dans la caméra. Pensez aussi à la vitesse d'obturation : jugez-vous préférable de passer à 1/25 s ou devez-vous vous en tenir à 1/50 s ? Enfin, vous pouvez envisager de faire passer votre courbe gamma Log de Canon Log 2 à Canon Log 3 si vous souhaitez que les ombres soient plus nettes.

« Une fois que vous avez épuisé toutes ces options, vous pouvez commencer à augmenter la sensibilité ISO. »

En combinant ces stratégies avec les technologies avancées des caméras Canon actuelles, notamment les capteurs révolutionnaires et les processeurs d'image conçus pour améliorer le rapport signal/bruit et offrir une puissante réduction du bruit intégrée, vous parviendrez à prendre des photos et des vidéos plus nettes, même en basse lumière.

Rédigé par Marcus Hawkins


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