Réduction du bruit, un comparatif logiciel

Dans le domaine de la réduction du bruit numérique, les logiciels évoluent chaque année. Les algorithmes sont de plus en plus puissants et l’Intelligence Artificielle est désormais de la partie, avec d’énormes progrès à la clé. Si le bruit argentique est apprécié par nombre d’amateurs, son pendant numérique est considéré comme une plaie qu’il convient d’éradiquer.

Nous ne rappellerons jamais assez que « photographie » veut dire peindre (ou écrire) avec la lumière. Pour qu’une image soit bien exposée, il faut qu’il y ait suffisamment de lumière arrivant sur le récepteur. En argentique, il s’agit de la pellicule. Pour le numérique, c’est un capteur électronique. L’équilibre entre la lumière qui pénètre dans notre appareil photo et la sensibilité du film ou du capteur va déterminer l’exposition de l’image finale.

Généralités sur le bruit numérique

Ceux qui connaissent le principe du triangle d’exposition savent que pour obtenir un bon éclairage d’une scène, il faut un équilibre entre l’ouverture du diaphragme, le temps d’exposition et la sensibilité du support. Et de l’intensité lumineuse aussi, ça peut jouer !

Il convient donc de régler parfaitement ces 3 composants afin d’obtenir une image correctement exposée. Mais si c’est assez simple en extérieur et en plein soleil d’obtenir une vitesse suffisante pour éviter le flou de bougé, il n’en va pas de même quand on est en intérieur ou quand tout est sombre.

Si on ne peut plus agir sur la vitesse et l’ouverture, il reste les ISO. Mais en numérique, le seul moyen pour agir dessus, c’est d’exciter électriquement les photosites. Il faut savoir que même à la valeur ISO la plus basse, il y a une (petite) excitation. Au fur et à mesure qu’on l’augmente, l’intensité électrique croît également, rendant le capteur plus sensible. Plus le capteur est sensible, mieux il perçoit les détails moins bien éclairés.

Le bruit électronique est le résultat de l’excitation électrique des photosites d’un capteur. Visuellement, on constate une dégradation progressive de la qualité d’image, au fur et à mesure que l’on augmente la sensibilité ISO du capteur. Elle se manifeste par l’apparition de points (rouges souvent), particulièrement disgracieux.

Comme il est possible de le constater, le « bruit numérique » n’est pas très beau à voir. Certes, la photo proposée est extrême (80000 ISO), mais on peut le percevoir dès 640 ISO (voire moins).

Certains capteurs sont mieux disposés que d’autres à gérer le résultat obtenu. Et parfois, pour un même capteur, un constructeur peut mieux dompter les hauts ISO qu’un autre. Plus le capteur est petit, plus la distance entre 2 photosites est faible et plus ils vont se perturber entre eux.

Comment éviter le bruit numérique ?

Les axes pour éviter le bruit sont au nombre de 3 :

• Jouer sur la vitesse en l’abaissant. Évidemment, cela pose des problèmes si des sujets sont en mouvement.
• Jouer sur l’ouverture, car plus on ouvrira, plus il y aura de lumière en direction du capteur. Mais plus on ouvre, plus la zone de netteté est faible. Et puis, tout le monde ne dispose pas d’objectifs capables d’atteindre f/1.2 ou f/1.4 ! C’est que c’est coûteux !
• Augmenter les ISO. Et là, c’est le bruit assuré.

On peut aussi gagner un ou deux stops avec la correction de la mesure d’exposition, mais cela ne va pas chercher très loin. Heureusement qu’il existe une autre solution.

Découvrir les limites de l’APN

Il faut d’abord déterminer les capacités réelles de votre boitier. Car les fabricants peuvent annoncer des niveaux délirants, entre 102 400 et 1 000 000 ISO. Sauf que ces valeurs très hautes ne sont pas vraiment exploitables.

Il revient à vous, photographe, de connaitre les vraies limites de votre boitier. Il faut donc tester, en long, en large, en travers. Sur le K-1, cette limite tourne autour de 12 800 ISO. Pour les K-3 et autres GR III / IIIx, ce sera plutôt 6 400 ISO. Cela étant dû principalement à une densité de pixels plus importante. Au-delà de ces limites, le résultat n’est souvent pas très bon.

Si à 6 400 ISO, le résultat est un amas de points rouges quand on zoome l’image à 100 %, dites-vous que, une fois corrigés par un outil, le détail et la netteté risquent de ne pas être au rendez-vous.

La correction logicielle

À peu près tous les logiciels permettant le développement ou le traitement des images proposent des solutions de débruitage. Ces solutions sont plus ou moins performantes. Depuis quelques années, on a vu apparaitre des solutions dédiées, souvent plus efficaces que les outils intégrés. Il en existe quelques-uns sur le marché, comme DxO Pure Raw, NoNoise AI de la société ON1 (fonctionne seul ou sous forme de plug-in pour LrC, Affinity Photo ou encore CaptureOne).

Comme on ne peut pas s’intéresser à tous ces logiciels, on se limitera ici à Lightroom Classic et DxO Pure Raw.

Le protocole de test

Pour corriger le bruit de manière efficace, il faut toujours travailler sur une image au moins à 100 % (1 pixel de l’image = 1 pixel à l’écran).

Pour les tests, aucun preset « maison » ou existant n’a été utilisé. Seul le paramétrage proposé en standard a été mis en œuvre. Ce parti pris est volontaire, nombre de personnes voulant un résultat « immédiat ».

Selon les logiciels, les réglages peuvent être nombreux et imbriqués entre eux. Ce qui n’apporte pas toujours une bonne compréhension pour une bonne utilisation. On peut ainsi passer beaucoup de temps à peaufiner et trouver le meilleur résultat possible. Tout le monde n’est pas prêt à investir du temps.

Depuis quelque temps, un nouveau mode de fonctionnement est apparu, basé sur de l’IA adaptative. Cela sous-entend que le logiciel va analyser les données de l’image proposée afin d’appliquer, en les adaptant, des matrices de comportement. Cette analyse peut se faire entièrement sur l’ordinateur (Pure Raw) ou en déportant le travail sur des serveurs externes (LrC). Dans ce dernier cas, un module d’algorithme d’apprentissage automatique est associé, afin que vos images et les traitements associés enrichissent les bases de données de l’éditeur.

Lightroom Classic 14

Le logiciel d’Adobe a longtemps été à la traine en la matière. Avec des résultats souvent peu emballants. À moins d’être un grand connaisseur, il fallait agir avec parcimonie et grande retenue. Ce qui d’ailleurs conduisit nombre de personnes à se tourner vers DxO Optics Pro ou d’autres solutions proposant du débruitage (denoising en anglais) plus puissant.

Au fur et à mesure, Adobe a fait évoluer son logiciel. Il est possible pour un utilisateur de faire un preset de correction adaptatif pouvant s’appliquer automatiquement à de nombreuses images. Pour peu qu’on ait été rigoureux lors de la définition du preset, il peut s’avérer assez efficace pour traiter la majorité des images de manière satisfaisante. Une solution qui convient à de nombreux amateurs.

Récemment, Adobe, après avoir constaté son retard, a fait évoluer les choses. La version 12.3 de Lr Classic a vu apparaitre un nouveau module de débruitage basé sur l’AI. Cette nouvelle fonctionnalité produit des résultats nettement plus intéressants, meilleurs qu’auparavant.

La méthode traditionnelle

Il y a 2 catégories de réglage, Luminance et Couleur, chacune offrant deux sous-curseurs pour influer sur le comportement du bruit. Toucher à l’un, c’est modifier le résultat proposé par les autres. Il faut donc soit avancer à tâtons et faire plusieurs tentatives jusqu’à être plus ou moins satisfait. Attention, l’effet des curseurs annexes est souvent subtil, voire invisible, sans zoomer à 200 voire 400% !

Par défaut, le curseur Luminance est à 0, tandis que le curseur Couleur est réglé à 25, ainsi que 50 pour le curseur Détail associé. Si l’image est trop granuleuse, déplacez le
curseur Luminance vers la droite, et observez l’image : le grain va s’estomper, mais, à partir de 20 / 25, les détails vont commencer à être lissés. Il est donc recommandé d’éviter d’aller au-delà de 25.

Si vous estimez que la netteté des détails s’estompe de trop, il faut agir sur les curseurs Détail et Contraste pour tenter d’en récupérer un peu. Dans la section Couleur, le curseur Détail permet de compenser une perte de saturation, tandis que le curseur Lissage agit sur les amas de pixels colorés qu’on peut trouver dans certaines zones sombres de l’image.

Les outils Masquage permettent de corriger le bruit de luminance, et uniquement lui, en réglant le curseur Bruit entre 0 et 100, ce qui va lisser le grain là où on le souhaite. En outre, avec le pinceau ou la sélection de sujets, on peut désélectionner une partie de l’image où la correction du bruit ne serait pas appliquée (en mettant alors le curseur Bruit à -100).

La méthode IA

Déjà, la réduction du bruit version IA est une boite noire, proposant une seule option, permettant seulement de choisir le pourcentage d’application de la correction au cliché (un curseur allant de 0 à 100). Une offre de réglages réduite à sa plus simple expression ! Il s’agit là d’une volonté délibérée d’Adobe qui vise la simplification pour l’utilisateur.

Cet outil de débruitage IA nécessite une modification des données du fichier RAW. Le processus est le suivant : les données du RAW d’origine sont dématricées et la correction du bruit s’effectue de manière pérenne (contrairement aux autres traitements qui sont juste des instructions « mathématiques » applicables à la volée). Ces données corrigées sont enregistrées dans un nouveau fichier au format DNG Linéaire. Ce qui implique d’appliquer la réduction du bruit IA avant de traiter les photos. Au début donc du flux de travail.

NDLR : Les versions de LrC parues  depuis mai 2024 n’ont pas modifié l’outil de débruitage IA.

Pure Raw 4

À l’origine, il y avait DxO Optics Pro, un logiciel de traitement des RAW proposant une correction optique efficace basé sur des profils boitier+objectifs. Dès le début, la gestion du bruit s’est montrée meilleure que celle de la concurrence. Malheureusement, l’export des fichiers depuis Optics Pro se faisait au format TIFF ou JPEG. Ce qui n’était pas idéal pour les adeptes de LrC ou Capture One. Un jour, la société française DxO a changé le nom de son logiciel, Optics Pro devenant PhotoLab.

Et puis DxO a eu deux idées géniales :

• séparation de la partie débruitage pour en faire un outil autonome
• adoption du DNG linéaire.

Pure Raw était né. De PhotoLab, DxO a conservé le dématricage « maison », la gestion du boitier+objectif (proposant ainsi un résultat de grande qualité) et l’outil de débruitage basé sur des algorithmes adaptatifs. Cet outil a continué à s’améliorer au fil des versions. Plug-in de LrC ou application autonome, Pure Raw propose une image préparée, nettoyée, débruitée, en quelques clics, mais surtout au format DNG linéaire c’est à dire exploitable par LrC ! L’image est traitée par PureRaw et on peut continuer le post-traitement sous LrC. Une très grande force.

Peu d’options et un processus complètement intégré à LrC, que demander de plus ?

Les tests

Les clichés utilisés

Le comparatif a été réalisé en utilisant 2 clichés différents, pris avec un K-5 à 12800 ISO et un K-1 mk II à 20000 ISO. Des boitiers de la marque Pentax qui a toujours su bien gérer le bruit. Autant que cela soit possible. Ces deux images constituent un jeu de test idéal pour ces logiciels.

Le bruit est très important dans les deux cas, ce qui permettra la comparaison des résultats. On notera qu’à 12800 ISO, le capteur du K-5 propose plus de bruit (les points rouges) que le capteur du K-1 à 20000 ISO. Du moins, leur visibilité est plus importante.

Le comparatif

Natif vs LrC 14 « Réduction de bruit traditionnel »

Vue globale

 

Zoom à 100 %

 

Néanmoins, on s’aperçoit que, pour les 2 images (preset léger), ce n’est pas satisfaisant. Le bruit reste très présent, quels que soient les endroits et la matière (peau, cheveux, vêtements, tenture ou tapisserie, bois, etc.). De plus, une nette sensation de flou est présente partout (très visible sur la chemise bleue, par exemple) et la perte de piqué très nette. Il suffit de regarder le visage sculpté sur le montant du meuble.

Certes, les images semblent avoir perdu l’intense présence du bruit numérique, mais les résultats sont insuffisants, au point de se demander si on peut les exploiter. Pour l’image de concert, témoignage du vivant, pourquoi pas ? Pour la salle du château, on peut oublier, il n’y a rien à en tirer.

Natif vs LrC 14 « Réduction de bruit IA », curseur de quantité de réduction à 45 %

Vue globale

 

Zoom à 100 %

 

La nouvelle fonctionnalité basée sur l’IA est nettement plus efficace. Avec le curseur de quantité de réduction mis à 45 %, on voit encore un peu de bruit numérique, mais c’est loin d’être flagrant et cela pourrait se confondre avec du bruit apparenté argentique. Les ombres sont respectées de manière globale et la plupart des détails sont présents, comme on peut le constater sur les motifs de la chemise bleue du chanteur, sur le buste du meuble ou sur la tapisserie en arrière-plan.

De manière globale, les 2 clichés sont désormais exploitables.

Natif vs LrC 14 « Réduction de bruit IA », curseur de quantité de réduction à 90 %

Vue globale

 

Zoom à 100 %

 

Avec le curseur de quantité de réduction porté à 90 %, la vue globale donne une impression satisfaisante. Mais cela se gâte fortement quand on zoome à 100 %. Les bras de la choriste ou le meuble ont un aspect plastique, des artefacts déjà présents dans les cheveux ou sur la tapisserie du mur sont fortement accentués. Et la sensation de flou revient, renforcée par le côté « plastoc ».

Cette proposition n’est pas une réussite. Certes, le bruit est presque totalement absent, mais au prix d’une perte des ombres, un lissage excessif et des détails disparus.

Le mode Réduction du bruit IA est un bon mode, qui satisfera nombre d’utilisateurs, à condition de rester sobre dans la quantité de réduction. Le bon chiffre étant autour de 35-50 % ! Au-delà, on commence à perdre en qualité.

Natif vs DxO Pure Raw 4 réduction Deep Prime XD2/XD

Vue globale

 

Zoom à 100 %

 

Les bras de la choriste sont un peu trop lissés, donnant un aspect déconcertant. Il est possible de nuancer cela en utilisant les réglages avancés de la partie correction. Généralement, pour les portraits ou les clichés avec forte présence de la peau humaine, on peut abaisser la Luminance à 30 et les détails à -10.

En dehors de ce point, les détails sont très présents, le piqué important, et ce, malgré un flou perceptible. Les zones sont préservées. La marqueterie du meuble est propre, on voit que c’est du bois. Au vu des images d’origine, ce qui est proposé est exploitable. Les artefacts sont presque totalement absents (dans les cheveux par exemple).

Un bémol tout de même, l’image de la pièce étant dès l’origine un cliché douteux, mauvais il était avant, mauvais il reste après.

LrC 14 « Réduction de bruit IA », curseur de quantité de réduction à 90 % vs DxO Pure Raw 4 réduction Deep Prime XD2/XD

Vue globale

 

Zoom à 100 %

 

Incontestablement, Adobe a fait un bon en avant. Il n’est plus à la traine comme auparavant. Et gageons que, comme la mode est à l’IA, la fonctionnalité sera plus efficace à l’avenir. Néanmoins, le résultat proposé par Pure Raw est plus naturel que son concurrent, préservant les détails sans flou excessif. Certes, du bruit reste présent, mais en contrepartie, il y a moins de lissage et plus de profondeur. De plus, il s’apparente assez à du bruit d’origine argentique.

Il est possible que cela tienne à deux éléments importants :

• Le premier est que DxO Pure Raw corrige en amont les défauts de l’optique bien mieux que LrC. Le fruit d’un vrai travail de compréhension du couple boitier+objectif, ce que ne propose pas son concurrent (qui n’offre que des profils génériques). Dès lors, les images ont moins de défauts avant même de corriger le bruit. Ce qui influence le résultat final.
• DxO a une longue pratique de la gestion du bruit, depuis le début du logiciel Optics Pro. Et c’est le deuxième élément. Cette longue expérience n’a fait qu’enrichir le procédé. Au début, il n’y avait qu’un processus de gestion du bruit (désormais appelé Haute Qualité). Pure Raw a successivement (parallèlement à PholoLab qui les intègre aussi) proposé les processus Prime (v1), Deep Prime (v2) et Deep Prime XD (v3). La v4 revisite Deep Prime XD qui passe en XD2, gommant l’aspect un poil trop plastique de XD et offrant plus de rattrapage des détails.

Ce qui change

Un processus de travail légèrement différent

Avec des images à haut ISO, le flux de travail est souvent identique. Après l’importation, il convient de trouver les images ayant un potentiel, et donc un intérêt à passer par la moulinette de débruitage du ou des logiciels. Il faut donc débruiter les images avant de débuter le travail de développement.

La place disque

La fonctionnalité de réduction du bruit IA de LrC ou celle de Pure Raw créent un DNG additionnel pour chaque image traitée. D’où une augmentation non négligeable de la place occupée sur disque. Sans compter que les DNG générés sont nettement plus lourds :

	Image prise au K-5	Image prise au K-1 II
Fichier RAW natif	28,1 Mo	57,7 Mo
Fichier DNG généré par LrC 14	43,8 Mo	86,5 Mo
Fichier DNG généré par Pure Raw 4	59,2 Mo	122,7 Mo

Lequel choisir ?

Quel outil doit-on utiliser pour la réduction du bruit ? Pour nombre d’utilisateurs qui ne veulent pas s’embêter avec un logiciel tiers, qui souhaitent juste un bon débruitage, votre logiciel traditionnel comme LrC ou ACDSee est suffisant. À condition de rester raisonnable dans les réglages. Pour les plus pointilleux, pour les plus exigeants, des logiciels comme Pure Raw, Denoise AI ou LrC avec IA répondront mieux à leur besoin. Avec un avantage pour le premier cité.