Photographie en basse lumière avec le système EOS R

Les situations de prises de vue en basse lumière sont légion. Celles-ci incluent les clichés de ciel nocturnes et l'astrophotographie, les photos de la faune prises de nuit et les trainées lumineuses ou le light painting créatif basé sur des expositions longues. Il peut vous arriver de photographier un paysage urbain la nuit ou un coucher de soleil, ou encore d'effectuer une prise de vue dans une mine de charbon, avec pour objectif de dépeindre l'atmosphère de la scène. Dans de telles circonstances, l'utilisation d'un flash serait inappropriée. Beaucoup de photographes aiment photographier pendant la célèbre « heure dorée », qui se produit juste avant l'aube ou juste après le coucher de soleil. À ces moments précis, tout est nimbé de couleurs chaudes et d'une lumière douce et diffuse, bien que le niveau de lumière général soit plus bas que pendant la journée.

Cependant, malgré la puissance évocatrice qui se dégage de la photographie de nuit et de la photographie en basse lumière, elles représentent un défi de taille. Par définition, la photographie implique de capturer la lumière. De ce fait, plus la lumière ambiante est faible, plus il est difficile de restituer les détails et la variété des tons. Lorsque vous disposez d'une mauvaise visibilité, la mise au point devient délicate, et l'autofocus ne vous est d'aucun secours si l'appareil n'y voit pas plus clair que vous. L'utilisation d'une vitesse d'obturation plus lente en vue de laisser pénétrer davantage de lumière augmente le risque de flou. Inversement, l'augmentation du réglage ISO (sensibilité à la lumière) de l'appareil entraîne généralement un bruit d'image indésirable.

Dans cet article, nous évoquons en quoi les progrès technologiques et autres innovations apportées au design des appareils photo contribuent à pallier les problèmes inhérents à la photographie nocturne et en conditions de faible luminosité, conférant aux appareils photo dotés du système EOS R d'excellentes performances en basse lumière.

Lorsque les photographes utilisent des luxmètres pour mesurer la luminosité d'une scène avant d'ajuster les réglages de leur appareil photo en conséquence, l'unité de mesure employée est l'exposition de valeur, exprimée en IL. Un nombre élevé (par exemple +10 IL) indique que vous réalisez l'exposition pour un sujet lumineux, tandis qu'une valeur IL inférieure convient aux scènes plus sombres. Concrètement, les valeurs IL correspondent approximativement aux scénarios types suivants : 

• Lumière du jour (plein soleil, ombres distinctes) = 15 IL
• Lumière brumeuse, ombres délicates = 14 IL
• Ciel couvert, lumière diffuse (aucune ombre) = 12-13 IL
• Paysage juste après un coucher de soleil = 11 IL
• Stade éclairé par des projecteurs la nuit = 9 IL
• Rue lumineuse, éclairée la nuit = 8 IL
• Intérieur classique = 7 IL
• Guirlandes lumineuses d'un sapin de Noël = 4-5 IL
• Immeubles éclairés vus de loin = 2 IL
• Paysage nocturne éclairé par la pleine lune = -4 IL
• Paysage nocturne éclairé par une demi-lune = -5 IL

Vous constaterez que plusieurs combinaisons d'ouverture et de vitesse d'obturation renvoient la même valeur d'exposition. Par exemple, une sensibilité ISO 100, une vitesse d'obturation de 1/500 s et une ouverture de f/1,4 correspondent à une valeur d'exposition de 10, soit la luminosité typique d'une scène en extérieur durant l'heure dorée. Mais c'est aussi le cas d'une vitesse de 1 s à une ouverture de f/32. Si vous ajoutez la sensibilité ISO à l'équation et que vous la définissez sur ISO 400, une vitesse de 1/60 s et une ouverture de f/16 donnent également une valeur d'exposition de 10. Nous pouvons en conclure que plusieurs réglages sont possibles pour produire une photo bien exposée d'une scène donnée. (C'est également le principe que votre appareil photo applique lorsque vous utilisez le mode Priorité à l'ouverture au lieu du mode entièrement manuel, par exemple : si vous modifiez l'ouverture, l'appareil ajuste automatiquement la vitesse d'obturation pour conserver une bonne exposition.)

Ce fonctionnement se révèle utile, car la modification de l'un des paramètres d'exposition n'influe pas seulement sur l'exposition, mais aussi sur l'aspect global de l'image. Par exemple, la modification de l'ouverture affecte également la profondeur de champ. Pour cette raison, il n'est pas toujours possible d'utiliser une plus grande ouverture (valeur f inférieure) pour laisser passer plus de lumière, car la profondeur de champ s'en trouverait réduite, vous empêchant d'obtenir une photo de paysage nette de l'avant à l'arrière-plan.

Par conséquent, pour les prises de vue en basse lumière, il est souvent préférable d'opter pour une vitesse d'obturation plus lente. Toutefois, gardez à l'esprit que les expositions longues entraînent un risque de flou, en raison du flou de bougé ou du mouvement du sujet. Par chance, les technologies avancées des appareils photo dotés du système EOS R contribuent à résoudre ce problème.

Même lorsque votre appareil est fixé sur le plus robuste des trépieds, le simple fait d'appuyer sur le déclencheur peut produire un mouvement susceptible de rendre l'image floue, en particulier pour les poses longues. Pour cette raison, il peut être judicieux de déclencher l'obturateur à distance, que ce soit avec une télécommande ou à l'aide de l'application Canon Camera Connect sur votre smartphone ou tablette. Sur un reflex, il existe un risque (certes mineur, mais perceptible) de vibration provoquée par un claquement du miroir, qui se produit lorsque le miroir reflex bascule pour exposer le capteur. Toutefois, certains appareils photo hybrides, comme ceux dotés du système EOS R, suppriment entièrement ce phénomène. Plus généralement, les derniers appareils et objectifs Canon intègrent tout un panel de technologies de stabilisation d'image conçues pour compenser et réduire le flou de bougé, quelle qu'en soit la cause.

• La stabilisation d'image optique des objectifs stabilisés utilise les gyrocapteurs intégrés à l'objectif afin de détecter les éléments « flottants » susceptibles de bouger à l'intérieur de l'objectif pour compenser ce mouvement. Ainsi, l'image reste statique sur le capteur de l'appareil photo.
• L'EOS R révolutionnaire utilise un système constituant une évolution par rapport à cette technologie. Grâce à celui-ci, le capteur d'image de l'appareil détecte également tout décentrement optique d'image et transmet les données de vecteur de mouvement au processeur de l'objectif, de sorte que celui-ci ajuste la stabilisation en temps réel. Un tel système peut détecter et compenser avec précision le flou basse fréquence (lent) dont la détection était difficile à l'aide de gyrocapteurs seuls, et qui s'avérait même particulièrement problématique pour les expositions longues. Cette technologie de stabilisation à double capteur est rendue possible par l'augmentation de la vitesse et de la bande passante de communication entre l'appareil et l'objectif apportée par la monture d'objectif RF innovante de Canon.
• Avec les appareils photo dotés du système de stabilisation d'image intégrée au boîtier (IBIS), qui a fait son apparition en 2020 sur les modèles EOS R5 et EOS R6, le capteur lui-même « flotte » de façon magnétique et peut également se déplacer afin de compenser tout type de mouvement de l'appareil.

Cela étant, il vous arrivera de désactiver la stabilisation d'image pour les poses longues ou les prises de vue sur un trépied. Par ailleurs, la stabilisation ne vous sera d'aucune utilité si vous ne disposez pas d'une visibilité suffisante pour réaliser correctement la mise au point. Heureusement, les appareils photo dotés du système EOS R intègrent des systèmes autofocus de pointe qui restent efficaces à des valeurs d'exposition très basses.

L'autofocus CMOS Dual Pixel est une technologie développée par Canon qui a fait son apparition en 2013. Aujourd'hui, sa seconde déclinaison équipe les modèles d'appareils photo dernier cri. Chaque pixel sur le capteur Dual Pixel CMOS possède deux photodiodes indépendantes (les parties du capteur enregistrant l'intensité de la lumière). Le processeur de l'appareil photo compare les signaux provenant de ces deux photodiodes et, si ces signaux concordent, il sait que la mise au point a bien été effectuée sur ce point de l'image. En cas de non-concordance, le processeur examine les paires de photodiodes sur un groupe de pixels pour calculer la direction vers laquelle il devra orienter l'objectif et les ajustements à apporter à la mise au point, afin d'obtenir une netteté parfaite. Ce fonctionnement convient également aux très faibles niveaux de lumière, car l'aspect le plus important est la force relative du signal sur les paires de photodiodes, et non son niveau absolu.

En outre, d'autres systèmes AF n'utilisent qu'un petit nombre de pixels individuels dédiés pour l'AF par détection des phases, là où le système autofocus CMOS Dual Pixel utilise chaque pixel du capteur d'image, de sorte que la zone AF active couvre réellement la totalité du cadre. Cela présente un avantage de taille pour suivre un sujet dans le cadre, car cela permet d'éliminer les écarts entre les collimateurs AF. Ce système, aussi efficace pour les photos que pour les vidéos, a changé la donne pour les réalisateurs qui ont besoin de pouvoir se fier à la mise au point et au suivi des sujets de leur appareil.

« La technologie AF CMOS Dual Pixel a repoussé les limites des prises de vue en basse lumière, l'autofocus étant adapté à des valeurs d'exposition de -6 IL et même inférieures », précise Mike. « Le suivi du visage et des yeux est possible à une valeur d'environ -1 IL, et cette technologie permet également l'autofocus avec de petites ouvertures. »

Les appareils photo Canon dotés du système EOS R peuvent réaliser la mise au point à des niveaux de basse lumière inédits¹ :

• Canon EOS R10 : -4 IL
• Canon EOS R7 : -5 IL
• Canon EOS RP : -5 IL
• Canon EOS R : -6 IL
• Canon EOS R6 : -6 IL
• Canon EOS R5 : -6 IL
• Canon EOS R6 Mark II : -6,5 IL
• Canon EOS R3 : -7,5 IL

Cependant, Mike explique que « tous les systèmes AF ont besoin d'un certain niveau de contraste afin d'effectuer la mesure et la mise au point ». L'autofocus ne peut pas fonctionner correctement si le niveau de lumière est tellement faible qu'il empêche la détection du contraste, ou si la scène comporte trop peu de contraste pour la détection. Pour les prises de vue en basse lumière, il est parfois nécessaire d'augmenter la sensibilité ISO.

Qu'est-ce que la sensibilité ISO ? La sensibilité ISO est une échelle standard permettant de mesurer la sensibilité à la lumière d'une pellicule ou du capteur d'un appareil photo numérique. Son nom provient de l'International Organisation for Standardisation (ou Organisation internationale de normalisation), qui a fusionné les anciennes normes ASA et DIN relatives aux pellicules en une norme unique durant les années 1970. Les pellicules affichant une sensibilité ISO supérieure contenaient davantage d'halogénures d'argent sensibles à la lumière, généralement sous la forme de grains plus volumineux, augmentant littéralement le grain présent dans les images produites à partir de ces types de pellicule. En photographie numérique, l'augmentation du réglage ISO augmente réellement le gain (ou l'amplification) du signal électrique produit par les photons atteignant le capteur.

Contrairement à une idée assez répandue, ce phénomène n'augmente pas le bruit d'image à proprement parler, lequel correspond à l'équivalent numérique du grain de pellicule. Au lieu de cela, dans le domaine de la photographie en basse lumière, au sein duquel la quantité d'information d'une image dépend de la lumière, le rapport signal/bruit est intrinsèquement inférieur. Ainsi, l'augmentation du gain ne fait qu'amplifier les informations de l'image et le bruit déjà présent dans celle-ci. C'est pourquoi le bruit devient plus frappant.

Les appareils photo Canon modernes corrigent ce problème, grâce à l'amélioration constante des technologies de réduction du bruit. « Les fonctionnalités de réduction du bruit des appareils photo EOS et des caméras Cinema EOS actuels de Canon sont plus sophistiquées que jamais », affirme Mike. Celles-ci incluent des algorithmes d'automatisation de la réduction du bruit en ISO élevée. (En réalité, ces algorithmes peuvent être appliqués à tous les réglages ISO, mais leurs résultats sont plus visibles sur les valeurs ISO élevées.)

« Chaque appareil photo possède des modèles de chrominance et de luminance définis dans le système », explique Mike. « Ces préréglages, qui se fondent sur les caractéristiques du capteur et les réglages ISO, indiquent généralement à l'appareil photo que lorsqu'un fichier JPEG est créé avec une certaine sensibilité ISO, une valeur de réduction du bruit spécifique doit lui être appliquée. »

D'autres technologies intégrées incluent la réduction du bruit multi-vues, qui supprime le bruit aléatoire en comparant plusieurs images obtenues depuis la même position, et la réduction du bruit en exposition longue, qui se base sur une version moderne de la soustraction des images sombres afin de supprimer le bruit de type fixe généré au cours d'une exposition longue.

Outre ces technologies, Canon continue de développer des capteurs à gain élevé offrant une plus grande puissance de résolution et de meilleurs rapports signal/bruit, associés à des processeurs d'images DIGIC toujours plus sophistiqués. Par exemple, la conception empilée du capteur rétro-éclairé de l'EOS R3 combine deux couches de circuits disposées à l'arrière de la puce, ce qui lui permet de capter davantage de lumière et de réduire considérablement le niveau de bruit. Ce design permet également d'intégrer davantage de circuits du processeur directement dans le capteur. « La possibilité de rapprocher les convertisseurs analogiques/numériques du signal réduit le risque d'interférences génératrices de bruit, de façon à produire des images plus nettes », révèle Mike.

De plus, la conception empilée du capteur augmente la vitesse à laquelle le capteur peut transmettre des données d'image au processeur DIGIC X où, dans des conditions de très basse lumière, ses capacités de traitement peuvent prendre en charge la réduction du bruit en ISO élevée.

Tous les capteurs CMOS qui équipent l'ensemble de la gamme d'appareils dotés du système EOS R proposent des avantages considérables par rapport aux puces CCD des modèles plus anciens. Tout d'abord, ils sont plus efficaces pour capturer la lumière, ce qui améliore les performances en ISO élevée avec un niveau de bruit inférieur. Les photorécepteurs possèdent également une capacité de saturation accrue, leur permettant de capturer une plage dynamique nettement supérieure.

Les réalisateurs profitent, quant à eux, des avantages apportés par la technologie de capteur de sortie à gain double (DGO) des caméras vidéo professionnelles EOS C300 Mark III et EOS C70. Dans le capteur DGO, chaque pixel est lu à deux niveaux d'amplification distincts, et ce en temps réel. Le signal à plus forte amplification capture les détails des zones sombres en produisant moins de bruit, tandis que le signal à plus faible amplification capte les détails des zones lumineuses. Les deux relevés sont alors fusionnés, afin de produire une sortie parfaitement nette affichant une plage dynamique impressionnante de plus de 16 diaphs. Bien qu'elle ne soit pas plus gourmande en énergie qu'un capteur classique, la technologie DGO permet de capturer des séquences HDR nettes, y compris en condition de basse lumière.

Voici une autre considération au sujet des capteurs : « S'il peut être tentant de partir du principe qu'un plus grand nombre de millions de pixels améliore forcément la qualité d'image, ce n'est pas aussi évident dans le domaine de la photographie en basse lumière », avertit Mike. Si deux appareils photo proposent le même nombre de pixels, mais que l'un est pourvu d'un capteur physiquement plus volumineux que l'autre, c'est l'appareil équipé du plus grand capteur qui produira les images en basse lumière les plus réussies. Cette différence s'explique par le fait que les pixels individuels (ou plus précisément, les photosites) du capteur plus large sont physiquement plus grands que ceux du capteur plus petit. De la même manière qu'un grand seau collectera plus d'eau de pluie qu'un seau plus étroit, un photosite plus large capture davantage de lumière, ce qui constitue un atout crucial pour la photographie en basse lumière.

Inversement, en présence de deux appareils photo équipés d'un capteur de même taille, l'appareil disposant du plus petit nombre de millions de pixels fournira de meilleurs résultats en basse lumière (les autres caractéristiques demeurant identiques). Si ce dernier possède moins de pixels dans la même zone, chaque photosite devient plus large, ce qui lui permet de capter davantage de lumière et donc d'offrir un meilleur rapport signal/bruit.

Mike conseille de garder cette idée à l'esprit lors de l'examen des caractéristiques d'un appareil. « Pour l'EOS R6 Mark II, nous voulions continuer à proposer un appareil adapté au plus vaste éventail de conditions de prise de vue possible. C'est pourquoi nous l'avons conçu pour qu'il offre un équilibre optimal entre meilleure résolution et excellentes capacités en basse lumière. »

La gamme d'appareils équipés du système EOS R propose d'autres avantages pour les prises de vue en basse lumière. S'agissant d'appareils photo hybrides, ils utilisent un obturateur électronique, lequel contribue à empêcher les vibrations de bas niveau pouvant être générées par les éléments mobiles des obturateurs mécaniques.

De même, les viseurs électroniques (EVF) de haute qualité présents dans les appareils dotés du système EOS R apportent des avantages notables pour la photographie en basse lumière. Puisqu'il est éclairé, un viseur électronique peut compenser les faibles niveaux de lumière et améliorer la visibilité des scènes sombres. Ainsi, vous voyez distinctement votre sujet, là où un viseur optique (OVF) ne vous laisserait d'autre choix que d'essayer de voir dans le noir. Pour les prises de vue nocturnes, par exemple pour les clichés d'astrophotographie, un viseur optique ne vous fournira pas le même niveau de clarté que celui d'un viseur électronique. Un viseur électronique vous permet également de profiter de fonctionnalités telles que le Focus Peaking (ou accentuation de la mise au point) et le zoom avec aide à la mise au point, qui ne sont pas disponibles sur un viseur optique.

Autre avantage d'un viseur électronique par rapport à un viseur optique : vous pouvez afficher un aperçu en direct de la photo que vous êtes sur le point de prendre, prenant en compte le style d'image et les autres paramètres que vous avez appliqués. Grâce à l'aperçu en direct, vous pouvez voir instantanément si vous avez besoin d'ajuster l'exposition avant de déclencher l'obturateur.

La gamme d'objectifs RF offre également toute une palette d'avantages supplémentaires. Certains objectifs RF sont dotés de nouveaux revêtements Subwavelength Structure Coating et Air Sphere Coating qui évitent les images fantômes et les reflets, que l'on retrouve souvent avec les prises de vue d'images en contre-jour pendant le lever ou le coucher du soleil.

Tous les appareils photo dotés du système EOS R mettent à profit la correction de l'objectif et les autres données stockées dans chaque objectif pour corriger les lacunes et défauts optiques de chaque objectif, que ce soit pendant la capture des images si vous travaillez avec des fichiers JPEG ou lors du traitement RAW depuis l'appareil si vous optez pour ce format. La technologie Optimiseur d'objectif numérique (DLO) de Canon est capable de corriger un vaste panel d'aberrations de l'objectif depuis l'appareil, y compris les effets de la diffraction pour les prises de vue en pose longue à de petites ouvertures.

« Canon a réalisé une cartographie de tous les objectifs avec différentes mises au point, ouvertures et positions focales, afin d'identifier les types d'aberrations qui se produisent à chaque fois », explique Mike. « De cette manière, la technologie DLO peut apporter des corrections aux aberrations correspondantes, afin de produire des images en plus haute résolution que celle disponible en temps normal. Ce principe s'applique aussi bien aux objectifs RF qu'aux objectifs EF si vous les utilisez avec des appareils photo dotés du système EOS R. »

Pour toutes ces raisons, des capacités d'autofocus et de stabilisation d'image révolutionnaires à la réduction du bruit avancée, en passant par les technologies de capteurs et de processeurs, les appareils photo dotés du système EOS R de Canon et les objectifs RF n'ont de cesse de surmonter les obstacles inhérents à la photographie en basse lumière et de fournir des performances que l'on pensait autrefois impensables.

¹ Performances d'autofocus pour des prises de vue photo, avec un objectif f/1,2, collimateur AF central, Autofocus One-Shot, à 23 °C (73 °F), ISO 100. À l'exception des objectifs RF avec revêtement Defocus Smoothing (lissage du flou).