PHOTOGRAPHIE

Comprendre, décrypter et utiliser l'histogramme en photo

PRÉSENTATION  

L'histogramme est un outil qui permet d'analyser le contenu d'une image et d'interpréter le rendu souhaité.

- A la prise de vue, pour savoir si l'exposition est correcte

- Au traitement pour ajuster le contraste et la luminosité

En pratique, l'histogramme se présente sous forme d’un graphique à deux axes qui recense le nombre de pixels pour chaque valeur de luminosité présente dans l’image :

L'axe X (horizontal) montre les valeurs de luminosité, allant de 0% à 100%, ou en valeurs lues dans photoshop, de 0 (noir) à 255 (blanc de la page)
L'axe Y (vertical) indique le nombre de pixels présents pour chaque valeur de luminosité.

Image credit Michel Garofano

Dans certains logiciels, vous pouvez trouver un histogramme qui regroupe cette représentation pour chacune des couleurs (R, V, B) mais le principe reste le même :

histogramme photo couleur

Pour faciliter la compréhension, nous allons photographier une mire avec 3 niveaux de gris :

Histogramme niveau gris

Image credit Michel Garofano

Chaque zone étant à peu près homogène, on retrouve bien les 3 zones sur l’histogramme.

UTILISATION EN PRISE DE  VUE

La visualisation des images sur l'écran arrière de l'appareil permet simplement de déterminer son contenu et le cadrage, mais elle est très peu précise pour juger de l'exposition. L'histogramme est le seul outil qui nous permette de mieux évaluer l’exposition de l’image. Pour être sûr qu’une image conserve toutes les nuances sans surexposition (les hautes lumières brûlées) ni sous-exposition (les noirs totalement bouchés), les extrémités de la courbe doivent rester visibles :

Histogramme exposition lumière

Image credit Michel Garofano

Quand l'histogramme est déplacé vers la droite (surexposé, sur l’exemple 1), on constate davantage de détails dans les parties sombres mais toutes les teintes claires de l’image sont compressées sur la droite et l’image perd en nuances. Inversement, si l'histogramme est déplacé vers la gauche (sous-exposition, exemple 3), les teintes sombres comporteront peu de détails et même une correction en post-production ne permettrait pas de toutes les récupérer. L'image du milieu est donc bien exposée et c’est celle vers laquelle nous souhaitons tendre grâce à l’histogramme.

Exemple : prenons une scène de rue par temps couvert. Nous y trouvons toute une gamme de gris sans noirs profonds ni blancs purs (si ce n'est le triangle de ciel en haut à gauche) :

histogramme sur photo rue

Image credit Michel Garofano

- Les nuances de gris sont bien représentées au centre de l'histogramme.
- Tous les détails sont enregistrés, du plus sombre au plus clair
- Les pentes de la courbe ne sont pas abruptes, l'image est douce
- A l'extrémité droite on trouve une pointe correspondant au ciel

Voici la différence avec une image sous-exposée de 2 diaphragmes :

histogramme sur photo sous exposée

Image credit Michel Garofano

- La scène est grise mais le maximum (le “pic”) de mon histogramme est à gauche, vers le noir. Nous ne profitons pas de toute l’étendue des capacités du capteur pour enregistrer les informations de la scène. Une réexposition en post-production ne comporterait pas autant de détails ni d'informations que dans l’image correctement exposée ci-dessus.
Voici la différence avec une image surexposée de 2 diaphragmes :

histogramme photo sous exposée

Image credit Michel Garofano

La plupart des informations de l’image se situent dans la partie claire et surtout, la pente vers le blanc a été tronquée, l’histogramme est “collé” à droite. Nous avons ici perdu toutes les nuances claires qui sont devenues blanches. Ceci est d’autant plus problématique avec les capteurs numériques qui ne peuvent stocker ce surplus d’informations : quand la lumière est trop importante, les informations émises par le capteur sont évacuées sans pouvoir être inscrites dans le fichier numérique.

Si vous avez compris le principe, je vous propose d'analyser l'histogramme de cette image:
cheval blanc photo

Image credit Michel Garofano

Le sujet principal est le cheval. Il est blanc et nous allons faire bien attention de ne pas perdre d'informations dans les parties les plus claires de l'image. Après la prise de vue, regardons l'histogramme au dos de l'appareil:

analyse histogramme

- A droite, nous remarquons que le blanc n'est pas brûlé mais l'inclinaison est forte
- Le champ qui compose la majorité de l'image se trouve dans les gris moyens.
- L'ombre n'est pas noire mais gris foncée

En conclusion, nous avons encore de la marge vers les tons sombres : si nous sous-exposons d'1/2 IL, nous allons accentuer les détails sur le cheval, la pente des blancs sera alors plus nuancée, moins pentue.
L’histogramme sera différent si le sujet est un tas de charbon ou un bonhomme de neige, il donc faut apprendre à interpréter l'histogramme en fonction du sujet.

NB:

- Par économie d'énergie et de temps de calcul, votre appareil détermine l'histogramme par sondage. Il ne comptabilise pas entièrement les pixels présents.  

- Selon votre appareil, il est possible de faire clignoter les parties sur ou sous exposées. Attention, cette fonction est plus ou moins précise et parfois gênante.

- Il y a quelques années, une tendance est née sur "l'exposition à droite", c'est à dire que l’on recommandait d’exposer la partie la plus claire de la scène à la limite des 100%. Si l'explication mathématique et technique est logique, le rendu photographique l'est cependant beaucoup moins.

AU TRAITEMENT:

Le principe est le même que pour la prise de vue : si l’on veut conserver le plus de nuances possibles, il faut que l'histogramme soit bien réparti afin de ne pas écrêter ni les noirs, ni les blancs.
histogramme rose traitement

Image credit Michel Garofano

Si l’on apporte une correction à l'image ci-dessus, on va devoir vérifier que on ne perd pas d'informations. Ci-dessous, les noirs sont coupés et on n’a pas de blancs

histogramme traitement rose sans blancs

Image credit Michel Garofano

A l'inverse, si on éclaircit trop le fichier, les blancs sont écrêtés, les nuances claires sont compressées, la photo est moins nuancée.
histogramme rose clair

Image credit Michel Garofano

A noter que certains logiciels permettent de contrôler les zones écrêtées en affichant des aplats de couleurs. Exemple avec Lightroom, vous devez cliquer sur les pointes de l'histogramme pour rendre visible les parties trop sombres ou trop claires.    

histogramme rose Lightroom

Image credit Michel Garofano

LES NIVEAUX

DÉFINITION: En retouche, on parle de niveaux. Le principe et le graphique sont identiques à l'histogramme. En bref, les niveaux sont des histogrammes sur lesquels on peut intervenir.

Les programmeurs se sont inspirés du développement argentique pour construire leurs logiciels. Pour cette raison on retrouve la fonction luminosité/contraste

luminosité contraste retouche

Crédit photo Phenix Photos

“Luminosité” est l'équivalent du temps d'exposition sous l'agrandisseur
“Contraste” correspond au grade du papier utilisé

On obtient la même chose avec les niveaux. De plus, on contrôle parfaitement où commencent les noirs et ou finissent les blancs. Les 2 outils les plus utiles dans un éditeur sont donc les niveaux et les courbes.

niveaux retouche photo

Crédit photo Stéphanr Peres

Lorsqu'on rapproche les extrémités des niveaux, on augmente donc le contraste car tous les tons de l’image sont concentrés sur une plage plus étroite : les transitions entre ces tons sera donc plus rapide (notion même du contraste).  En déplaçant le curseur gris on assombrit ou éclaircit l'image (on modifie le gamma, qui équivaut à la vitesse de transition entre les tons sombres et les tons clairs, donc avec un effet similaire, une sensation d’augmenter le contraste).

Pour la démonstration, reprenons la charte de gris précédemment utilisée et ajoutons 3 carrés témoins (Blanc 100%, gris 50%, noir 0%) qui ne subiront aucun changement pendant les réglages.

témoins gris blanc noir

Image credit Michel Garofano

Si l’on souhaite que le gris moyen soit à 50% de lu

minosité, on va déplacer le curseur gris sous la partie concernée de l'histogramme  

Niveaux histogramme

Image credit Michel Garofano

J'ai éclairci l'ensemble de l'image sans modifier son contraste. Si l’on souhaite par contre que le gris clair soit blanc 100% et le gris foncé, noir 0%, on va déplacer les curseurs ad hoc.
Éclaircicement blanc gris noir

Image credit Michel Garofano

Le contraste de l'image vient d’être augmenté sans modifier le gris moyen. Au passage, on a perdu toutes les nuances des extrémités. On a "coupé" (écrêté) les noirs et les blancs

Cas pratique:

La récupération d'une image mal exposée ne peut se faire proprement qu'avec un fichier RAW. Le format JPG dégradera l'image (voir l’explication plus bas).

Imaginons que cette image ait été surexposée mais que on l'aime beaucoup et qu’on veuille donc l'améliorer :

Rose sur-exposée

Image credit Michel Garofano

En déplaçant le curseur noir, on va chercher la zone la plus sombre. En bougeant le curseur gris, on va assombrir l'image
rose avec des aplats blancs

Image credit Michel Garofano

A noter que les parties brûlées resteront des aplats blancs sans détails que  nous fassions (comme expliqué plus haut).

RAW contre JPG
Lors de la prise de vue j'ai choisi d'enregistrer les images en RAW+JPEG fine.

Photo

Si l’on utilise le même correctif sur le JPG, après le réglage, l'histogramme est abimé :

rose au format JPG

Image credit Michel Garofano

Le graphique n'est pas continu, il y a des "trous". On parle dans ce cas “d'histogramme en peigne”. Les parties claires ont tellement été étirées vers le sombre qu'il manque des informations dans les couleurs claires. On perd des détails, les dégradés ne sont pas respectés. Si visuellement l'exemple n'est pas très parlant ici à cause de la compression JPEG pour la publication web, cela sera bien plus flagrant sur un tirage.

Correction par couche:

J'ai pris l'image ci-dessous en milieu de matinée mais le résultat n’est pas fidèle à la scène dont j’ai été témoin. L'image est trop douce et beaucoup trop rouge. Nous allons utiliser les niveaux pour corriger l'image

Correction des niveaux d'image

Image credit Michel Garofano

Pour gagner en contraste, nous allons amener les curseurs sur les premiers pixels noirs et derniers pixels blancs

curseurs sur les premiers pixels noirs

Image credit Michel Garofano

Ensuite, sur la couche rouge, nous déplaçons le curseur pour éclaircir la couche rouge.

Curseur pour éclaircir la couche rouge

Image credit Michel Garofano

Au cas où vous ne seriez pas encore satisfaits, nous pouvons continuer le traitement en jouant sur le contraste des couches rouge, vert, bleu:
traitement couche rouge

Image credit Michel Garofano

traitement couche vert

Image credit Michel Garofano

traitement couche bleu

Image credit Michel Garofano

... et voilà le résultat ! Il semble bien plus conforme à ce que j'ai vu ce matin-là :

image retouchée avec l'histogramme

Image credit Michel Garofano

CONCLUSION :

En prise de vue, il me semble essentiel de connaître cet outil et de le maîtriser pour choisir l'exposition correcte dans les cas difficiles. Au traitement, il est important de surveiller quels détails on risque de perdre.

J'espère vous avoir convaincu d'utiliser l'histogramme plus souvent !

10 Oct 2018 par Michel Garofano

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