Le grain et le bruit.

1/Le grain argentique.

Le terme « argentique » s’est répandu au début des années 2000 quand le besoin de différencier la photo classique de la photo dite numérique, s’est fait sentir.

Le film argentique tel que nous l’avons connu et que continuent d’utiliser certains passionnés, est constitué d’un support (film plastique actuellement, autrefois plaque de verre (1871)) recouvert d’une émulsion gélatineuse contenant, disposés de manière hétérogène, des cristaux de bromure d’argent sensibles à la lumière.

Outre l’aspect esthétique que certains cherchent à conserver à tout prix, soit par leur culture photographique soit par simple goût, la structure granuleuse de la photo argentique reste très hétérogène. Cette apparente « désorganisation » microscopique vient du fait que les cristaux sont répartis de manière aléatoire dans leur support gélatineux.

À la différence des pixels d’un capteur, répartis géométriquement en lignes et colonnes.

Le grain argentique ? Oui mais encore…

Lors du développement du film dans le bain de révélateur, une partie des cristaux exposés à la lumière va s’agglutiner pour former des agrégats d’argent, en laissant apparaître autour d’eux des zones vides qui constitueront le grain visible lors du tirage.

Ainsi le grain n’est pas le reflet de la taille des agrégats d’argent (de l’ordre de 20 µm), mais plutôt l’expression des espaces laissés vacants entre eux.

Lorsque les fabricants cherchent à augmenter la sensibilité de leurs films, le résultat est l’obtention de cristaux de plus grande taille, laissant entre eux des espaces vides proportionnels, donc plus grands.

Je me souviens d’un photographe dans les années 70, qui avait comparé les cristaux de bromure d’argent à des grains de maïs pour faire des Pop-corns… Ceux qui avaient été exposés à la lumière se transformaient en agrégat d’argent, exactement comme les grains de maïs sensibles à la cuisson se transformaient en Pop-corn. La taille du grain peut être comparée à celle du Pop-corn; petit grain de maïs / petit Pop-corn, gros grain de maïs / gros Pop-corn…

Si le grain est plus gros, alors il devient inévitablement plus visible puisqu’il faut en chimie argentique raisonner par inversion. Ainsi les espaces vides entre les agrégats d’argent constitueront le grain visible, lors du tirage sur papier, sous forme de points noirs.

Parfois limités par l’offre du marché, les « argentistes » continuent de pousser leurs films lorsqu’ils veulent gagner en sensibilité.

En augmentant à la prise de vue la sensibilité affichée, le développement nécessite alors une correction consistant en l’augmentation de la durée d’immersion dans le bain de révélateur.

Comme la levure fait lever la pâte du boulanger, le révélateur va augmenter la taille des agrégats d’argent, et ce d’autant plus que la durée de révélation sera grande… et du même coup celle des espaces laissés vides, donc du grain.

Enfin il faut rappeler que l’appréciation subjective du grain est directement liée à la taille du tirage de reproduction. Plus cette taille sera importante et plus le grain sera perceptible, il suffira alors de se reculer un peu pour retrouver une certaine homogénéité dans l’image.

2/ Le bruit numérique.

Le bruit est l’équivalent numérique du grain argentique, il est engendré par le capteur numérique. Alors qu’en argentique ont changeait de pellicule selon ses besoins, le capteur d’un appareil photo numérique est inamovible. Autant dire combien il est important de le choisir en fonction de ses attentes…

Le capteur conditionne la qualité des images ; trois caractéristiques vont distinguer un capteur d’un autre : sa taille, sa résolution et la taille de ses photosites.

Rappelons qu’un capteur numérique est constitué d’une multitude de cellules photo électriques appelées photosites. Si l’on multiplie le nombre de photosites sur la longueur par celui de la largeur, on obtient le nombre total de photosites du capteur exprimé en nombre de pixels, ce qui en donne sa définition.

Sa résolution (souvent confondue avec la définition, probablement par le fait que les anglo-saxons pour parler de la définition utilisent le terme de « resolution »), correspondant au nombre de pixel par unité de longueur, ce qui correspond à la densité de pixels de l’image.

À l’origine du bruit numérique, la taille des photosites est un facteur important pour deux raisons :

• Plus ils seront petits, donc nombreux pour une surface de capteur donnée, plus l’image aura de qualités en termes de définition.
• Plus ils seront grands, plus ils seront aptes à capter la lumière.

En transformant les photons de la lumière en électrons (passage de l’analogique au numérique), les photosites se comportent comme de minuscules panneaux solaires. Or, plus un panneau solaire est petit, moins il génère d’électricité ; et inversement, plus il est grand, plus il en fournit.

La tendance actuelle étant d’accroître sans cesse la résolution des capteurs, autrement dit de diminuer la taille des photosites, il a fallu développer des logiciels de traitement d’image embarqués dans les boîtiers (« Expeed » chez Nikon, « Digic » chez Canon, « Prime » chez Pentax, « Bionz » chez Sony), afin de compenser le bruit généré par cette réduction de taille.

Le bruit numérique ? Oui mais encore…

Plus les photosites sont petits, plus il leur est difficile de capturer tous les photons se présentant à leur surface. Le signal électrique en découlant, pour être visualiser sous la forme d’un pixel, devra donc être amplifié pour être significatif.

Et c’est là la source du bruit, car en augmentant un signal électrique faible (faible parce que généré par peu de photons), on accroît également ses erreurs, créant ainsi le bruit électronique.

Il est donc logique que le bruit numérique prédomine dans les basses lumières.

Comme en photo argentique le grain devenait plus visible en augmentant les ASA, en photo numérique plus on utilise l’appareil avec une forte sensibilité ISO, plus le signal du capteur est amplifié et plus l’image devient « bruitée ».

Il faut également signaler l’effet délétère sur l’image de l’échauffement du capteur lors des poses longues générant ainsi un bruit accentué, appelé « bruit thermique ».

Le cumul des bruits électronique et thermique constitue le bruit numérique.

La correction du bruit en post-traitement sera d’autant plus efficace que les images auront été prises en RAW, permettant ainsi une plus grande plage de correction dans la dynamique des tonalités.

Il existe de nombreux logiciels de post-traitement comme Lightroom, Photoshop, Gimp,  Noiseware, Noise Ninja, DxO permettant avec plus ou moins de réussite de « lisser » le bruit sans affecter les tons et les contrastes des photos.

Deux types de bruit existent :

Le bruit de chrominance : altération de la couleur des pixels (généralement les pixels « bruités » tirent vers le rouge).

Le bruit de luminance : altération de la luminosité des pixels.