Le D-Lighting (Nikon)

Information préliminaire

Les problèmes de forte dynamique conçernent tous les types d'appareils, mais les informations relatives au D-Lighting se rapportent uniquement aux boîtiers Nikon.

Synthèse

Ceci est la version complète de l'article, mais si vous préférez lire simplement la synthèse, elle se trouve sur le blog.

Les scènes à forte dynamique

Le capteur de notre APN [appareil photo numérique] n'étant pas aussi performant que le couple œil/cerveau, les limites physiques ne permettent pas toujours d'échantillonner et de stocker la dynamique complète d'une scène fortement contrastée. De plus, les informations ne sont pas interprétées de manière linéaire, mais bien logarithmique, ce qui fait que l'échantillonnage détecte moins les différences entre deux valeurs situées à une des extrémités (très basses ou très hautes lumières) que les différences deux valeurs situées au milieu de l'histogramme.

Avec le temps qui passe, les avancées technologiques, et la démocratisation des APN, nous avons à notre disposition un encodage de plus en plus large (sur 12bits, puis sur 14bits, puis…), mais si cela permet d'encoder de plus en plus de nuances, les scènes fortement contrastées dépassent encore souvent les capacités actuelles.

Certaines alternatives existent cependant, comme exposer à droite, HDR ["high dynamic range"²], etc.

Exposer à droite

Le principe consiste à légèrement surexposer la prise de vue, en considérant qu'en photographie numérique le bruit est plus présent dans les zones sombres. Le nom de cette technique provient de l'anglais "expose to the right", car elle provoque un déplacement vers la droite des informations sur l'histogramme. Sur un histogramme en photographie numérique le noir se trouve à gauche et le blanc à droite, car le noir est codé la plus faible valeur (0) alors que le blanc est représenté par la valeur maximale⁴.

Le danger d'une exposition à droite est de saturer le capteur dans les zones de haute lumière, ce qui provoque une perte d'information par un écrêtage du signal (après avoir échantillonné, il faut le quantifier, et si la valeur dépasse la valeur maximale, l'information est perdue). Nous disons alors que cette zone est brûlée (vestige du vocabulaire de la photo argentique, où la lumière était mémorisée par réaction chimique).

Nous avons heureusement la possibilité avec nos APN de consulter l'histogramme et de vérifier que notre exposition à droite ne dépasse pas les seuils de tolérance de notre boîtier (il est possible selon les boîtiers d'activer les témoins d'écrêtage pour afficher les zones surexposées).

Exposer à gauche

Les premiers capteurs (de type CCD ["Charged Coupled Device"⁵], ou SuperCCD comme pour mon premier APN, un Fujifilm FinePix 6800z) sous-exposaient légèrement pour éviter de perdre des informations dans les très hautes lumières, au risque de générer plus de bruit dans les basses lumières par la suite.

Les boîtiers canon comportent une option "Priorité hautes lumières" qui expose à gauche pour préserver les hautes lumières, mais applique ensuite une courbe de compensation qui permet de corriger cette sous-exposition au niveau des tons moyens.

Chez Nikon, dans certains cas le D-Lighting effectuera aussi une légère exposition à gauche associée à des algorithmes performants qui permettent de rattraper cette sous-exposition sans générer de bruit.

HDR

Sous l'acronyme HDR se cachent un ensemble de techniques numériques qui permettent de restituer une plus grande plage dynamique que ne peuvent techniquement le faire les capteurs actuels.

Une image HDR est généralement codée en 32 bits par pixels, mais nos dispositifs actuels d'affichage numérique fonctionnent en 24 bits par pixel⁷.

Certains APN utilisent des photodiodes particulières, mais généralement une image HDR est réalisée par plusieurs clichés dont l'exposition varie, et ces cliches sont ensuite fusionnés en un seul, au sein même de l'appareil ou lors du traitement ultérieur par logiciel. Le principe repose sur la récupération des informations dans les parties correctement exposées, afin d'éviter les zones bouchées (perte d'information dans les basses lumières) ou brûlées (perte d'information dans les hautes lumières).

Etant donné que ces informations se focalisent sur le D-Lighting, je ne vais pas m'étendre plus sur le HDR, ses techniques de prise de vue et les traitements numériques à appliquer.

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D-Lighting

Le but du D-Lighting est de limiter les pertes d'information dans les basses et hautes lumières, tout en préservant un contraste correct.

Différence entre D-Lighting et D-Lighting actif

Le D-Lighting est une opération appliquée après la prise de vue, soit sur l'APN même (via le menu Retouche), soit en traitement logiciel.

Le D-Lighting actif est une option disponible dans le menu de nombreux boîtiers de la marque Nikon.

Le D-Lighting modifie le contraste et la luminosité sur l'ensemble de l'image, alors que le D-Lighting actif effectue un contrôle des tons localisé⁸.

D-Lighting actif

Le fait d'activer cette fonctionnalité a un impact direct sur le point d'exposition, ce qui affecte non seulement les photos JPEG mais aussi les NEF ["Nikon Electronic Format"⁹].

Selon Nikon, le D-Lighting actif offre les meilleurs résultats dans les conditions suivantes :

Mode P, S, ou A (je peux me tromper, mais par expérience il fonctionne correctement en mode M, dans la sens où il affecte la mesure de lumière et que je modifie ensuite la vitesse pour l'adapter à l'ouverture désirée).
Mesure matricielle (c'est logique car il a besoin de l'ensemble des données de la scène pour effectuer ses mesures de comparaison).
Faible sensibilité.

Les manipulations effectuées différent selon le niveau de D-Lighting actif choisi, et la lumière du sujet. Le D-Lighting actif peut surexposer légèrement l'ensemble pour déboucher les basses lumières et effectuer une correction d'exposition sur les hautes lumières, ou encore sous-exposer légèrement pour préserver les hautes lumières et effectuer une correction sur les basses lumières.

En plus de ces légères corrections d'exposition, le D-Lighting actif semble utiliser une amplification entre le capteur et le convertisseur analogique/numérique.

Beaucoup de photographes se sentent désemparés devant le manque de clarté des informations que l'on peut trouver sur le D-Lighting actif et les manipulations exactes que Nikon effectue sur les données dans les algorithmes mis en œuvre lors de l'utilisation de cette fonctionnalité. De nombreux facteurs interviennent, et nous avons quelque fois l'impression de perdre le contrôle total du processus, et que ça affecte la prédictibilité de ces modifications sur notre photographie.

Le D-Lighting actif est une assistance, au même titre que les modes de priorité à l'ouverture, priorité à la vitesse, ou encore l'autofocus. On peut faire sans, et quelques fois comme pour tout mécanisme d'assistance automatique son utilisation peut produire un résultat inférieur à de bons réglages, mais dans un bon nombre de cas je pense qu'une utilisation réfléchie du D-Lighting peut considérablement faciliter certaines prises de vue.

Les suppositions

Si le but est clair, certaines opérations effectuées par le D-Lighting actif restent toutefois assez nébuleuses. Voici donc quelques rumeurs et suppositions, mais qui sont à traiter avec prudence…

Avec un autre type de mesure que matriciel, le D-Lighting actif ne produit pas l'effet escompté au niveau de l'exposition, mais semblerait quand-même déboucher les basses lumières, au moins sur le JPEG et sur l'image générée pour afficher le RAW¹¹ sur l'écran de l'APN.

Pour ma part, je ne vois pas comment l'APN peut évaluer correctement s'il ne possède pas l'ensemble des informations de lumière. Peut-être que l'algorithme détecte les écrêtages du signal et intervient à ce moment-là, car il semble appliquer parfois une courbe de correction sur l'histogramme dans le processus boîtier du D-Lighting actif, mais je le répète ce n'est que pure supposition. Je conseillerais vivement de respecter les recommandations de Nikon sur l'utilisation du D-Lighting actif uniquement avec le mode de mesure matriciel.

Pourquoi utiliser le D-Lighting actif ?

Lors de prises de vue dans un contexte où la dynamique est trop importante, si nous pouvons rester à un faible niveau de sensibilité (faible valeur ISO), le D-Lighting actif est vraiment une option intéressante.

Les manipulations sont effectuées au sein du boîtier et affectent la mesure de la lumière (attention que pour bénéficier de toutes les données nécessaires, une mesure autre que matricielle ne permettrait pas de considérer l'ensemble de la scène, et donc de réaliser le traitement désiré), donc cette opération ne peut être effectuée avec autant de succès par un traitement ultérieur.

Les manipulations étant effectuées directement sur le signal avant d'être converti, elles génèrent nettement moins de bruit (ou pas du tout dans le cas du niveau Faible) qu'un gain ou une amplification numérique effectués en post-traitement.

Selon Nikon, il est possible de modifier à posteriori le niveau de D-Lighting actif par le biais du logiciel Capture NX2, quitte même à le supprimer, alors qu'il n'est pas possible de l'activer dans ce même logiciel s'il n'a pas été préalablement activé au moyen du menu du boîtier. Cela semble contradictoire avec le fait que les modifications sont effectuées avant la création du fichier RAW¹¹, mais je suppose que cela signifie que la traitement du D-Lighting actif repose d'une part sur les opérations effectuées avant la création du fichier, et d'autre-part d'opérations effectuées lors du dématriçiage du fichier, et que Capture NX2 permet d'influer sur cette part du processus . Si nous n'avons pas activé le D-Lighting au sein du boîtier, le logiciel ne possède donc pas les informations nécessaires pour effectuer le traitement, notamment la courbe spécifique appliquée à l'image, qui est sauvée dans le RAW¹¹ pour que cette opération soit réversible.

Pourquoi ne pas utiliser le D-Lighting actif ?

Le D-Lighting et le D-Lighting actif ont tendance à diminuer le contraste et la saturation.

Etant donné que ces informations sont mémorisées dans les données EXIF propriétaires de Nikon, ces données ne sont actuellement pas interprétées lors d'un dématriçage par un logiciel autre que ceux fournis par Nikon (ViewNX et CaptureNX), et le résultat du dématriçage ne serait probablement pas correctement exposé.

Il est possible que plus tard ces informations soient exploitables par d'autres logiciels, pour peu que les développeurs accordent du temps à les maîtriser par rétro-ingénierie, ou que Nikon en permette l'accès. Mais actuellement, si vous utilisez le format RAW¹¹ et que vous ne souhaitez pas passer par les logiciels Nikon, je vous conseille fortement de désactiver le D-Lighting.

L'utilisation du D-Lighting actif accroît la montée du bruit qui accompagne la montée en sensibilité.

« Je comprends seulement maintenant pourquoi tout le monde m'affirmait que le D7000 gérait vraiment bien la montée en ISO alors que je n'étais jamais content du bruit que j'avais…
=>TOUJOURS désactiver le D-Lighting actif pour mes photos de nuit »

Les niveaux du D-Lighting actif

Le D-lighting actif comporte cinq niveaux : Faible, Normal, Elevé, Très élevé, et Auto.

D-lighting Faible

Lors du D-lighting de niveau faible, quasiment aucun bruit n'apparait.

Le traitement effectué correspond en partie à une exposition à gauche. C'est le seul niveau de D-Lighting actif qui travaille de cette manière.

D-lighting Normal, Elevé, et Très élevé

Du niveau «Normal» au niveau «Très élevé»,le principe repose sur une exposition à droite couplée à une correction d'exposition pour les hautes lumières. Le niveau «Très élevé» n'est pas disponible sur certains modèles comme par exemple le D300.

D-lighting Auto

Cette option n'est pas disponible sur certains modèles (par exemple le D300). En sélectionnant le niveau «Auto «, nous laissons l'APN sélectionner le niveau de D-Lighting qui correspond le mieux à la scène.

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Source of the printed document:https://www.gaudry.be/en/nikon-d-lighting-actif.php

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Notes

↑^{a,b,c,d,e,f… 3 more links…} APN : appareil photo numérique
↑^a,b,c,d,e,f high dynamic range : corresponds to « imagerie à grande gamme dynamique » en français
↑^a,b,c,d,e HDR : "high dynamic range" (en français, « imagerie à grande gamme dynamique »)
↑ Valeur maximale sur 8 bits : 8 bits permettent d'encoder 256 valeurs, de 0 à 255.
↑^a,b Charged Coupled Device : corresponds to « dispositif à transfert de charge » en français
↑ CCD : "Charged Coupled Device" (en français, « dispositif à transfert de charge »)
↑ Décomposition d'une image 24 bits : 8 bits permettent d'encoder 256 valeurs, et nous décomposons la lumière en trois composantes de base rouge, vert et bleu, ce qui nous fait 8*3 = 24bits
↑ contrôle des tons localisé : Information fournie par Nikon^{ref 1}
↑^a,b Nikon Electronic Format : corresponds to « Format électonique Nikon » en français
↑ NEF : "Nikon Electronic Format" (en français, « Format électonique Nikon ») Il s'agit de l'extension de fichiers RAW utilisée par Nikon^{ref 2}
↑^a,b,c,d RAW : RAW n'est pas un accronyme, mais simplement un terme qui signifie "brut" en anglais. Ce terme est utilisé pour désigner les fichiers qui ne comportent que les informations de lumière saisies par l'appareil photo numérique et le moins de traitements possible.

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References

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