La sensibilité ISO/ASA

La sensibilité ISO/ASA en photo ou en vidéo.

Rappel sur la sensibilité ISO/ASA :

En photographie, ou en vidéo, la sensibilité ISO (Organisation Internationale de Standardisation) ou ASA (American Standard Association), est la mesure de la sensibilité à la lumière des pellicules et des capteurs numériques. Elle est une donnée essentielle pour la détermination d’une exposition correcte. C’est comparable aux différents types de peaux : une peau de roux n’aura besoin que de très peu de soleil pour réagir, contrairement à une peau mate.

Les différentes normes ISO :

ISO 5800:2001 pour les films négatifs couleur,
ISO 2240:2003 pour les négatifs noir et blanc,
ISO 6846 pour les papiers noir et blanc,
ISO 12232:2006 pour la photographie numérique.

Concrètement, chaque fois que l’indice ASA double, la sensibilité du film double :
Un film de 200 ASA permet de faire une photo à 1/125 (vitesse d’obturation) à f/8 (ouverture du diaphragme).
Un film de 100 ASA nécessite 1/60 à f/8 pour obtenir la même exposition.

La sensibilité DIN (Deutsches Institut für Normung), nous vient de l’Allemagne avec le producteur de pellicules AGFA.
La mesure est ici en degrés :
Chaque degré DIN indique une augmentation de la sensibilité de 1/3 de valeur.
La sensibilité est doublée tous les trois degrés.

Sensibilité ISO

Exemples :

21° / 100 ASA ;
22° / 125 ASA ;
23° / 160 ASA ;
24° / 200 ASA

La norme ISO regroupe les deux systèmes ASA et DIN.
On voit sur certains emballages de pellicules, par exemple : ISO 100/21°

La sensibilité ISO dans le monde numérique :

La sensibilité ISO avait du sens à l’époque du film photochimique. Mais quand il s’agit d’évaluer la performance d’une caméra numérique, c’est une toute autre histoire.

Pellicule photo Kodak

Avec un film argentique, c’est très simple : Il suffit de lire la sensibilité sur le boîtier du film, puis de le paramétrer sur le sélecteur ISO/ASA. La sensibilité du film photochimique est une donnée simple qui n’est généralement pas sujette à beaucoup de questions. Un directeur de photographie soucieux d’une image sans grain peut surexposer légèrement son film, en toute connaissance de cause.

La principale difficulté technique est que le système d’évaluation de l’exposition ISO, dont la partie la plus connue est étroitement liée au système ASA précédent, a été conçu pour caractériser l’émulsion photochimique et non les capteurs numériques. Le calcul implique une analyse de la densité optique obtenue sur un négatif par rapport à la quantité de lumière qui l’a impacté, ce qui se complique par le fait que cette réponse n’est pas linéaire. C’est ce qu’on appelle la courbe de Hurter-Driffield.

Courbe de Hurter-Driffield

La plupart des fabricants spécifient l’ISO des appareils photo numériques, basés sur les réglages qui tendent à créer une image de luminosité apparemment équivalente à une image photochimique théorique, mais puisque les deux technologies ont des réponses très différentes à la lumière, en particulier dans les zones d’ombres et de clarté, cette comparaison ne peut pas être d’une équivalence précise.

Le fait que l’industrie continue d’essayer d’utiliser l’ISO signifie que nous devons encore faire avec si nous voulons comparer la sensibilité native des caméras.

La norme ISO 12232:2006 (photo numérique) laisse le choix aux constructeurs de fixer arbitrairement la quantité de lumière qui leur semble la meilleure pour produire un effet suffisant.
En 1998 la recommandation DC-004 (Japon), permet à toute l’industrie de la photographie japonaise d’entrer dans la photographie numérique sur les mêmes bases techniques.

Capteurs photo et vidéo numériques

Concrètement, pour un capteur donné, ce n’est pas la sensibilité de base qui est mesurée mais “la saturation de base”. Elle est proportionnellement inverse à l’exposition au-delà de laquelle un photosite ne peut plus enregistrer d’information.

Les capteurs sont donc conçus avec une sensibilité de base fixe. Cette sensibilité est déterminée par le constructeur et dépend de plusieurs facteurs : technologie utilisée (CCD, CMOS, BSI CMOS, etc.) et taille des photosites (dépendant directement de la définition et de la taille du capteur) sont les facteurs les plus connus.
Il faut savoir que Sony fourni le même capteur à plusieurs constructeurs d’appareils photo numériques. Ces derniers devront donc se distinguer par la qualité du processeur d’image et par les algorithmes, le logiciel, embarqué dans la caméra.

La sensibilité native est donc fixe d’une marque à l’autre.

À quoi sert la sensibilité ?

Dans la pratique, cette variable sert à ajuster le degré d’ouverture du diaphragme, et sa vitesse d’ouverture (le temps d’exposition à la lumière). Mais même en numérique, cette variable sert aussi à “pousser la pellicule”, comme on le faisait autrefois : avec une pellicule 400 ASA, on pouvait varier le sélecteur de la sensibilité de l’appareil photo, pour surexposer ou sousexposer le cliché, voire augmenter la quantité de lumière qui impacte la surface photosensible. C’est généralement le cas des prises de vue en basse lumière, ou nocturnes. Et avec le numérique, il est possible de voir comme en plein jour en poussant la sensibilité à des valeurs extrêmes.

Bruit numérique en photo et vidéo

Mais qu’il s’agisse de pellicules ou de capteurs numériques, le fait de “pousser la pellicule”, ou de “pousser le capteur”, fait augmenter le signal. On perçoit alors comme du grain sur l’image. C’est ce qui est appelé le “bruit“.
C’est un peu comme planter un clou dans un mur : avec un seul coup sec, le trou sera équivalent au diamètre du clou. Si on fait la même expérience avec un mauvais clou sur un mur trop dur, on va forcément taper plusieurs fois et pas toujours dans le même axe… Le diamètre du trou sera alors beaucoup plus large que celui du clou. Moins “propre”, pourrait-on dire. C’est ça le “bruit” : De gros grains qui diminuent la finesse des détails.

Le bruit artistique :

Finalement, on peut également le comparer à la technique du pointillisme, où le peintre réalise une image à partir de points fait par son pinceau.
Le bruit en photo, ou vidéo, peut donc également être utilisé à des fins artistiques. Comme “vieillir” une pellicule pour accentuer un effet cinéma, alors que l’on est en numérique.

Les 3 types de bruit :

Sur un plan technique, il existe trois types de bruits :
– Le bruit d’obscurité : Il est assimilable à un bruit de fond, toujours présent et invariable, homogène sur l’ensemble du capteur. De fait, pour le supprimer d’une image, il suffit de mesurer sa valeur à partir de celle des photosites n’ayant pas vu la lumière.
– Le bruit aléatoire : Il correspond à une quantité d’énergie résiduelle demeurant au fond des photosites qui, après chaque prise de vue, ne serait pas complètement éliminée. Comme une balance qui se dérègle au fil des pesées.
– Le bruit électronique : Comme son nom l’indique, il est généré par l’électronique qui se trouve après le capteur. C’est la maîtrise logicielle du bruit électronique qui fait que certains boîtiers sont capables d’atteindre plusieurs centaines de milliers d’ISO et d’autres non.

Comment éliminer le bruit ?

On ne peut pas !… On fait avec. Car on pourra toujours agrandir une image numérique jusqu’à y voir du bruit. C’est une histoire de compromis.
Mais en règle générale, il vaut mieux utiliser de faibles sensibilités (100 ou 200 ASA) et une vitesse d’ouverture qui s’adaptera à la lumière. Donc avec un objectif lumineux (1.8 à 2.4) sans trop tomber dans l’excès, afin de ne pas avoir une profondeur de champ trop réduite. Et donc, ne pas oublier la règle de base en photo, comme en vidéo :
Ne pas bouger lors de la prise de vue. Être stable, au mieux utiliser un pied, voire une steadycam pour les mouvements de caméra en vidéo.
Et bien sûr, faire attention à la lumière. Car sans lumière, il n’y a pas d’image…
En studio c’est facile, puisqu’on gère la lumière à la demande, grâce aux différents projecteurs. En extérieurs, c’est une autre histoire, car il faudra se plier à la météo du soleil, les zones naturelles réfléchissantes, et selon l’équipement, des réflecteurs ou panneaux blancs qui accentueront la lumière sur telle ou telle zone de la scène.

Conclusion.

La sensibilité est donc une variable qu’il faut ajuster au plus bas si l’on souhaite faire des images avec un minimum de bruit : des grains fins plutôt que des gros. À moins de vouloir expressément utiliser le grain de la “pellicule” comme élément de langage en photo ou en vidéo.
Mais que l’on soit en numérique ou en argentique, avant d’en arriver à ajuster la sensibilité, il faut “shooter” dans de bonnes conditions : avec un objectif lumineux, de la lumière, un pied ou un support valable, et tout ce qui concourt à la réussite d’une prise de vue.

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