Qu’est-ce que le HDR ?
(lux.camera)- Le HDR (High Dynamic Range) est un terme qui désigne deux notions différentes dans les domaines de la photo et de l’affichage
- Côté appareil photo, il existe un « mode HDR » qui combine plusieurs expositions pour étendre la plage dynamique ; côté affichage, il existe des « écrans HDR » capables de représenter une plage de luminosité plus large
- Les appareils photo des smartphones récents fusionnent automatiquement plusieurs images et tentent de produire un rendu naturel grâce à un tone mapping centré sur l’IA
- Mais ces algorithmes d’IA modifient parfois l’image d’une manière contraire à l’intention de l’utilisateur ou entraînent une perte de détails
- Des apps photo comme Halide offrent une plus grande liberté d’expression avec des options telles que la « prise de vue sans IA », le tone mapping manuel et le choix direct entre SDR et HDR
Qu’est-ce que le HDR ?
Le HDR (High Dynamic Range) est souvent confondu, en photo et en vidéo, avec deux notions distinctes mais liées
- Dans les appareils photo, le « mode HDR » introduit sur l’iPhone en 2010
- Dans l’affichage, une nouvelle technologie d’écran qui montre des images plus vivantes et plus détaillées
Cet article explique sous plusieurs angles la véritable signification du terme HDR, les problèmes qui en découlent, ainsi que trois façons d’y répondre
Qu’est-ce que la plage dynamique ?
- La plage dynamique désigne l’écart entre les zones les plus sombres et les plus lumineuses d’une scène
- Avec les anciens appareils photo, lorsqu’on prenait un coucher de soleil, la différence de luminosité entre le ciel et les ombres faisait que la photo sortait toujours trop claire ou trop sombre
- La vision humaine peut percevoir une large étendue de contrastes sur l’ensemble d’une scène, mais les appareils photo et surtout les écrans ne restituent pas aussi bien ce niveau de contraste
- La plupart des photos ne sont pas extrêmes, on parle donc de scènes en « SDR (standard dynamic range) »
- Lorsque l’appareil photo et l’écran sont tous deux en dessous de la plage dynamique de la scène, des informations se perdent dans les hautes lumières ou dans les ombres
Solution 1 : le « mode HDR »
Technique de prise de vue HDR et historique
- Dans les années 1990, des chercheurs ont mis au point des algorithmes HDR qui fusionnent des images prises avec plusieurs expositions
- Le tone mapping apparu à cette époque est une méthode de transformation qui « compresse » la plage de contrastes pour l’adapter à un écran SDR
- Le tone mapping, qui nécessitait un logiciel complexe, a d’abord été commercialisé pour les professionnels, mais il était difficile à maîtriser et produisait souvent des résultats excessifs
- Les smartphones récents capturent automatiquement plusieurs images à différentes expositions, puis des algorithmes complexes fondés sur le deep learning effectuent le tone mapping de manière automatique
- Apple, Google et d’autres appellent ce processus « HDR », mais l’image finale reste en réalité au niveau du SDR
Problèmes des algorithmes HDR et expérience utilisateur
- Les algorithmes récents comme Smart HDR ou Deep Fusion produisent parfois des contours involontaires, une perte de détails ou un effet de « lissage »
- Comme les scènes en mouvement sont capturées plusieurs fois avant fusion, le processus d’alignement des pixels entraîne une perte de netteté visible
- De nombreux utilisateurs ont commencé à vouloir une option de prise de vue sans IA, que l’app Halide a rapidement intégrée
- Un mode de prise de vue entièrement sans IA appelé Process Zero est également populaire, mais l’absence de traitement HDR peut entraîner une perte dans certaines zones
Ce que l’on peut apprendre de la photo argentique
- À l’époque de la photo sur pellicule, le « film négatif » contenait à l’origine une large plage dynamique
- Lors du tirage, on corrigeait les hautes lumières et les ombres à la main grâce à des techniques comme le « dodge and burn »
- Des maîtres photographes comme Ansel Adams ont créé des images spectaculaires grâce à ce tone mapping manuel
- Aujourd’hui, Halide prolonge cette tradition avec une fonction de tone mapping manuel basé sur une seule prise
- Lors de l’ajustement fin d’une photo, l’utilisateur peut utiliser une molette dédiée permettant d’ajuster la plage dynamique d’un seul geste
Solution 2 : les véritables écrans HDR
État de l’adoption des écrans HDR
- Ces dernières années, les smartphones, TV et moniteurs ont réellement commencé à prendre en charge la sortie HDR
- Les économiseurs d’écran HDR d’Apple TV, par exemple, sont aussi impressionnants que le passage de la TV analogique à la HDTV
- Mais la diffusion reste lente en raison du coût de renouvellement des infrastructures et de la réticence des créateurs de contenus face à des rendus trop appuyés
- Certains créateurs vidéo soulignent qu’un HDR excessif peut provoquer un rejet visuel ou de la fatigue, ce qui freine au contraire l’adoption de la technologie
Compatibilité et enjeux de plateforme
- De nombreux iPhone récents prennent déjà en charge le HDR, mais celui-ci est désactivé selon les situations et l’environnement (mode économie d’énergie, forte lumière du soleil, etc.)
- La plupart des navigateurs web ne prennent pas correctement en charge l’affichage des photos HDR
- Pour y répondre, Apple, Google et d’autres ont introduit des approches comme Adaptive HDR et Ultra HDR, qui intègrent simultanément des informations SDR et HDR dans un même fichier
- Des navigateurs et apps comme Safari ou Chrome cherchent eux aussi progressivement à étendre leur prise en charge du HDR
- En pratique, des bugs dans l’app Photos d’Apple et des problèmes de prise en charge dans iOS montrent qu’il faudra encore du temps avant une adoption généralisée
Le plan de prise en charge HDR de Halide
- En tenant compte de la question du goût, Halide prévoit de proposer trois niveaux de HDR : Standard, Max et Off
- Une version preview pour développeurs est déjà diffusée de manière limitée, la politique TestFlight d’Apple ne permettant de la proposer qu’à un petit nombre de personnes
Solution 3 : respecter le choix du SDR
- Certains utilisateurs continuent de préférer le SDR
- L’article insiste sur le fait que l’essence de la photo n’est pas tant un « enregistrement » du réel qu’une expression de la perception et une interprétation du sujet
- Si le HDR révèle tous les détails, cela peut au contraire affaiblir le sentiment de « naturel » et la force de concentration sur le sujet
- Il existe aussi durablement des utilisateurs attachés à l’esthétique analogique et SDR
- Halide propose des choix entre différents styles — « HDR, SDR, tone mapping » — et met l’accent sur l’intention de l’artiste
Conclusion
- Le tone mapping est une fonction essentielle de l’histoire de la photographie depuis des centaines d’années
- Les écrans HDR ont un fort potentiel pour produire des images qu’il était auparavant impossible de voir
- L’article envisage positivement un futur où SDR et HDR coexistent
- Le fait que l’utilisateur puisse choisir lui-même la méthode et le style constitue la valeur centrale
- L’avenir de la photographie, comme l’aspect des couchers de soleil, s’annonce encore plus lumineux
1 commentaires
Avis Hacker News
Nos yeux voient très bien dans les deux situations. C’est un reproche fréquent dans les jeux : notre regard naturel balaie la scène et s’ajuste en permanence (éclairage, mise au point, etc.). Le cerveau intègre ensuite ces informations comme s’il s’agissait d’un seul instant. Mais dans les jeux, des effets comme le « HDR » ou la profondeur de champ réduisent au contraire l’immersion. Il faut fixer exactement le bon point attendu par le logiciel pour que cela paraisse naturel, et dès qu’on regarde autour, les couleurs se déforment ou deviennent floues de façon irréaliste. Ce problème persistera tant que le suivi du regard ne sera pas devenu standard. Au final, ces fonctions donnent moins l’impression d’être sur place que de regarder une vidéo tournée avec une caméra pleine de défauts. Et si on ajoute encore du « film grain », la différence saute encore plus aux yeux.
Je suis en doctorat de physique AMO et pourtant je connaissais mal la structure d’un appareil photo ordinaire. L’avoir appris rapidement a été très important aux débuts de Waymo et de Motional. Il y a une vidéo amusante sur le HDR que j’ai faite il y a quelques années et que je recommande vivement : https://www.youtube.com/watch?v=bkQJdaGGVM8. Si vous voulez vous lancer sérieusement dans la photo numérique, je recommande le cours donné à Stanford par Marc Levoy : https://www.youtube.com/watch?v=y7HrM-fk_Rc&list=PL8ungNrvUY.... Marc Levoy a dirigé avec succès le développement de l’appareil photo des Pixel chez Google, puis a pris la tête de sa propre équipe chez Adobe. (Comme toujours avec les innovations smartphone, les autres entreprises ont fini par rattraper leur retard assez vite.)
Je pense que c’est une erreur de parler du HDR capture, du format HDR et des écrans HDR comme d’un seul bloc. Ce sont des concepts totalement différents. Affirmer qu’Ansel Adams utilisait le HDR risque d’ajouter de la confusion et n’est pas exact. Les formats HDR, la capture HDR et les workflows d’édition HDR existaient bien avant les écrans HDR. Le plus grand avantage du HDR, c’est que les zones très lumineuses ne sont pas écrêtées et que les détails de couleur ne se perdent pas dans les zones très sombres. Avant, une mauvaise exposition était irrécupérable, alors qu’avec le HDR on peut réajuster l’exposition plus tard. Mais Adams ne travaillait pas comme le HDR d’aujourd’hui ; il avait surtout un talent quasi divin pour exposer exactement en fonction du support qu’il utilisait. On ne peut pas extraire après coup des informations absentes du négatif, donc qualifier Adams d’utilisateur du HDR ne fera qu’ajouter de la confusion.
Personnellement, l’expérience du HDR sur écran m’est très inconfortable. Le blanc le plus intense devrait à mon sens être réservé au soleil ou à une lumière très forte, pas aux murs d’une photo prise en intérieur. Même les exemples de tone mapping me semblent trop plats et manquer de contraste local.
En tant que photographe, je trouve le contenu HDR séduisant, mais en usage réel, quand des photos du fil apparaissent soudain beaucoup trop lumineuses à l’écran, ça fait mal aux yeux, et à l’inverse les autres fonds blancs paraissent ternes et bizarres. Si je lis la nuit avec une luminosité faible et qu’une photo HDR apparaît, je dois encore baisser la luminosité, puis la remonter en revenant au texte. Le HDR convient au contenu plein écran (jeux, films), mais pour l’informatique du quotidien, c’est plutôt une expérience brutale pour l’utilisateur.
dynamic range limit) commence tout juste. Cela devrait devenir de plus en plus courant à l’avenir, y compris sur le web basé sur des flux.L’industrie de la TV, du cinéma et de la photo a besoin de milliards de dollars et d’un temps infini pour mettre à niveau son infrastructure, et c’est pareil côté consommateurs. Je n’ai ni écran 4K ni écran HDR, et tant que ma TV ne tombe pas en panne je n’achèterai pas de TV HDR, pas plus que je ne remplacerai mon moniteur pro par un 4K avant d’y être obligé.
L’IA ne peut pas lire l’intention de l’utilisateur. C’est un bon critère pour distinguer, en développement logiciel, ceux qui ont un vrai « feeling » : les ordinateurs ne peuvent pas inférer l’intention ni lire dans les pensées comme les humains.
En photo analogique aussi, on peut utiliser des révélateurs compensateurs pour ajuster plus finement les zones sombres ou lumineuses, ou encore des méthodes comme le stand development, qui consiste à laisser longtemps le film dans un révélateur très dilué. Donc le dodge and burn n’est pas le seul moyen d’augmenter la plage dynamique. J’ai beaucoup de reproches à faire aux photos de smartphone avec HDR. Elles suppriment les ombres et les hautes lumières, ce qui les rend difficiles à utiliser comme outil créatif, même si pour les photos de famille et l’archivage, ça peut convenir.
J’ai trouvé intéressant de voir comment le sens de « HDR », né dans le secteur professionnel de la vidéo et du cinéma dans les années 90, a évolué jusqu’à aujourd’hui. À l’époque, on considérait en gros que le SDR correspondait à environ 8 stops de plage dynamique, et le HDR à 10 stops ou plus, avec une attention particulière portée aux primaires de couleur et à la cartographie des fonctions de transfert. Aujourd’hui, les gens emploient « HDR » pour regrouper plusieurs notions. En pratique, il faut surtout comprendre ces trois points.
Le HDR peut être tout et rien à la fois. Le point que je voudrais transmettre à un débutant aujourd’hui, c’est qu’il s’agit de traiter la couleur et la luminance comme des « valeurs absolues ». Il est aussi important de comprendre que, via des mécanismes comme le mapping adaptatif, l’information s’applique automatiquement selon les caractéristiques de l’écran.
Dites, HN, un moniteur HDR vaut-il le coup ? J’avais entendu il y a une dizaine d’années qu’ils arrivaient bientôt, mais ils n’étaient jamais descendus dans une gamme de prix acceptable pour moi. Je me demande si je devrais m’y réintéresser maintenant. L’utilité du HDR me paraît indiscutable. Quand on regarde un paysage extérieur à l’œil nu puis sa photo sur un écran, la différence saute aux yeux.