Photoshop et l'assemblage de photos : panorama et HDR

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Photoshop est un outil très puissant et capable de bien des choses, comme assembler des photos. Cela peut sembler anodin, mais il s'agit là d'une opération très complexe. Tout le monde ne dispose pas d'un trépied pour effectuer un rendu HDR, il faut donc faire correspondre les deux images. Tout le monde ne dispose pas d'un rail pour effectuer les panoramas, il faut donc aussi pouvoir gérer les aberrations géométriques. En plus, il faut pouvoir produire un résultat agréable à l'oeil, en adoucissant les raccords entre les images. Tout cela, Photoshop peut le faire. Et automatiquement.

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I. Introduction

L'assemblage d'images est une technique qui permet de rassembler plusieurs clichés pour n'en faire plus qu'un seul et unique. Cette technique peut être utilisée à diverses fins : réaliser un panorama, un rendu HDR, une image de très haute résolution (parfois plusieurs gigapixels, milliers de mégapixels, milliards de pixels)...

Habituellement, elle est utilisée sur ordinateur, car ce sont les seuls outils disponibles pour homogénéiser la composition finale au niveau des couleurs, de la perspective, du vignettage... Quand elle est réalisée avec du matériel argentique, il est plus difficile de pouvoir modifier l'exposition sans être fin chimiste.

Vignettage
Assombrissement des bords d'une photographie, mesuré en IL. Il apparaît parce que les bords du capteur ne recoivent pas autant de lumière que le reste.

IL (en anglais : EV)
Indice de Lumination (en anglais : Exposure Value).
Différence d'exposition entre des parties d'une image ou entre plusieurs images.

Pour pouvoir assembler des images, il faut déjà pouvoir les charger en mémoire. Quand il n'y a plus de RAM disponible, Photoshop est obligé de se tourner vers le(s) disque(s) dur(s), beaucoup plus lents : de quelques gigaoctets par seconde pour la RAM à quelques centaines de mégaoctets par seconde pour les disques durs les plus rapides.
Dit autrement, prévoyez beaucoup d'espace en mémoire vive. Photoshop CS4 est disponible en édition 64 bits : choisissez-la si vous avez un système d'exploitation 64 bits.
En attendant, quittez tous les programmes inutiles, déconnectez-vous de tout réseau : cela prend de la RAM, occupe le processeur, tandis que Photoshop en aura grand besoin (le strict minimum : 1 gigaoctet de RAM, quand vous n'assemblez que deux ou trois photos en panorama ; la fusion HDR est moins gourmande : comptez 768 mégaoctets de RAM pour deux ou trois clichés). Pendant l'assemblage, évitez d'utiliser votre ordinateur : il pourrait être lent, et toute action pourrait ralentir considérablement l'assemblage. Évidemment, si votre ordinateur a tout d'une bête de course, cela n'est d'application que pour les plus grands assemblages.

I-A. Au rendu HDR

Ou High Dynamic Range. En français, imagerie à grande gamme dynamique.

Certaines situations présentent de forts écarts de dynamique : ils ont des zones très claires (le ciel) et des zones très sombres (l'ombre d'un pont). Parfois, le photographe aimerait conserver des détails dans ces deux zones, alors que son APN en est incapable.

En effet, un pixel est codé sur trois canaux : le rouge, le vert et le bleu. Les reflex haut de gamme permettent d'enregistrer les clichés en RAW 14 bits : cela signifie qu'ils utilisent 14 bits pour coder chaque canal pour chaque pixel. Cependant, les APN plus communs (même des reflex) n'utilisent que 8 bits pour coder chaque canal. Au lieu d'avoir 16 384 possibilités par canal, il n'y en a plus que... 256. La dynamique de l'image s'en trouve alors fortement réduite, autant pour des images codées sur 24 bits que sur 42 bits.

Une dynamique aussi réduite ne permet pas de stocker des différences énormes dans l'exposition. Parfois, les 14 bits utilisés par quelques reflex ne sont même pas suffisants !

Les photographes ont donc dû trouver une parade pour pallier ce manque.

Une première parade a été trouvée dans les années 1850 par Gustave Le Gray. Il a utilisé deux négatifs : un pour le sujet clair, un pour le sujet foncé. Assemblés, cela donne un positif. Les premiers essais numériques datent des années 80.

Ils ont essayé de prendre plusieurs clichés LDR (Low Dynamic Range), à plusieurs expositions différentes, pour que chaque image stocke une partie des détails. Une solution logicielle vient ensuite à leur secours pour fusionner ces clichés, en créer un qui possèdent des détails dans toutes les zones.

Il n'invente pas les détails : le cliché le plus clair contient le plus de détails dans les hautes lumières, le cliché le moins exposé contient le plus de détails dans les basses lumières. Il "suffit" alors de choisir ces parties et de les assembler pour donner un rendu HDR, avec une très large dynamique.

Un problème survient alors : le format d'enregistrement. La majorité des formats ne gèrent que 24 bits, soit 8 bits par canaux. En enregistrant un rendu HDR dans un tel format, beaucoup d'informations de couleur, nouvellement retrouvées, sont perdues ! Il n'a donc servi à rien de faire un tel rendu !

Heureusement pour nous, le format de fichier de Photoshop, le PSD (PhotoShop Document) peut gérer jusqu'à 32 bits par couche, soit 4 294 967 296 possiblités par canal, ce qui nous donne une image où chaque pixel est codé sur 96 bits. Une telle image occupe beaucoup plus de place qu'une image codée sur 8 bits.

Des formats spécifiques aux rendus HDR existent aussi, comme l'OpenEXR (extension : .exr), le Radiance (extensions : .hdr, .rgbe, .xyze), ou le TIFF 16 ou 32 bits (extension : .tif).

Certains APN proposent désormais une fonction de photo HDR : par exemple, le FinePix f200 EXR. Son capteur, le FujiFilm SUPERCCD EXR, d'une résolution de 12 mégapixels, est organisé différemment : les photocytes vont toujours par deux. Cela permet de stocker une valeur pour chaque canal de chaque pixel qui correspond le plus possible à la réalité. S'ils étaient plus éloignés les uns des autres, il pourrait y avoir une différence de quelques millimètres, voire centimètres, entre les pixels enregistrés : effectuer un rendu HDR dans l'appareil deviendrait impossible, tout en restant très dur sur ordinateur.

Mais ces appareils ne sont pas encore très répandus et beaucoup restent avec leurs appareils, incapables de HDR. Alors reste une dernière solution : le bracketing. Il s'agit de réaliser plusieurs exposition d'un sujet identique, mais avec des paramètres différents - par exemple, l'ouverture du diaphragme.

I-B. Aux panoramas

Créer un panorama ou une image avec une résolution immense, c'est très exactement la même chose. La seule différence apparaît à la prise de vue : un panorama sera constitué de photos représentant une plus grande partie de notre champ visuel.

Certains appareils argentiques permettaient déjà de réaliser des panoramas : en fait, seule une partie de la pellicule était exposée, un rectangle allongé (à l'image de nos écrans larges). Le labo imprimait cette partie sur un papier plus grand que l'habituel 10x15, ce qui donnait une impression de panorama.

Déjà à cette époque, en 1987, on essayait de réaliser d'immenses panoramas, impossibles à réaliser en une seule exposition : le premier panorama d'une telle ampleur fut réalisé pour le musée canadien de la civilisation. Il ne faisait pas moins de 112 mètres de long sur une hauteur de 15 mètres !

La photographie numérique a permis de simplifier grandement la réalisation de panoramas : maintenant, l'ordinateur se charge d'homogénéiser la photographie résultante, en plus de faire correspondre chacune des photos. Le photographe est seulement limité par la puissance de calcul de son ordinateur. Pour prendre un point de comparaison, un Mac équipé d'un PowerPC G4, qui pouvait monter jusqu'à... 500 Mhz (un monstre de puissance, à l'époque...). Ce Mac a pu assembler les 300 scans à 4000 DPI de films transparents, pour obtenir un fichier d'une résolution monstre de 1,7 gigapixels.

Il a fallu six mois à une équipe de trois personnes (Jim Hellemn, assisté de Larry Hellemn et de Peter Neubauer) pour assembler toutes ces images et rendre le rendu agréable à l'oeil. À l'époque, Photoshop ne disposait pas de fonctionnalités suffisamment avancées pour automatiser ces corrections.

Cette année, en 2009, un photographe fou, Gerard B. Maynard, s'est lancé dans la même voie, du haut du parc national du Yosémite : il a réalisé un cliché de... 17 gigapixels !

Maintenant, vous pouvez vous même réaliser ce genre d'opération, chez vous, sans matériel excessivement coûteux (un APN de résolution suffisante, soit entre 8 et 12 mégapixels, aidé de Photoshop CS4, est amplement suffisant).

Cependant, il vous faudra une certaine technique pour prendre ces clichés. En effet, Photoshop laisse une certaine liberté, mais il doit avoir aussi une base de travail.

Vous pouvez prendre les clichés d'un même point, mais vous aurez alors de fortes aberrations géométriques. Vous pouvez aussi vous déplacer en même temps que votre appareil, pour éviter ces aberrations. Par contre, vous devez garder la même balance des blancs, le même espace colorimétrique, la même résolution. Sinon, soit Photoshop ne peut donner un résultat correct, soit il s'y perd (il n'est pas tout-puissant, il a ses limites, mais elles sont extrêmement éloignées).

Vous pouvez mélanger les techniques du panorama et du HDR. Un panorama complet doit pouvoir être réalisé à chaque exposition HDR. Vous devrez d'abord reconstituer chaque panorama, puis rassembler chaque panorama, si les aberrations géométriques sont importantes. Sinon, laissez Photoshop travailler en mode Fusion HDR.

II. Un rendu HDR avec Photoshop

II-A. Détail de l'opération

Voici la marche à suivre détaillée (une vidéo récapitulative suit).

1. Ouvrir Adobe Bridge ;

2. Y sélectionner les photos à assembler ;

3. Outils > Photoshop > Fusion HDR ;

4. Photoshop va maintenant aligner les calques les uns aux autres en fonction de leur contenu, l'opération ira plus vite si les photos ont été prises à l'aide d'un trépied ;

Il est possible que Photoshop vous envoie un message d'erreur, disant que les photos ont été prises avec des appareils photographiques différents : cela est dû à des réglages différents pour l'exposition. Vous pouvez l'ignorer.

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Le message d'erreur

5. Une nouvelle fenêtre apparaît, vous permettant de choisir d'autres paramètres d'exposition que ceux définis dans les informations EXIF de l'image, écrites par l'APN ;

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La fenêtre Configuration manuelle d'EV

6. Une troisième fenêtre vous propose de modifier la fusion des photos, l'histogramme de droite montre la répartition des couleurs dans l'image, le curseur définit la fusion (clair à gauche, foncé à droite) ;

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La fenêtre Fusion HDR
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Le curseur à gauche éclaircit l'image
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Le curseur à droite fonce l'image

7. Le résultat final.

II-B. Le résumé

II-C. Quand utiliser le rendu HDR ?

En résumé, quand vous avez de fortes différences entre les hautes et les basses lumières.

Dans certaines situations, si la photométrie est effectuée dans les hautes lumières, il n'y a plus de détails dans les ombres ; si elle est effectuée dans les basses lumières, le ciel est brûlé ; si elle est effectuée dans les lumières moyennes, le ciel est (presque) brûlé et les ombres pas assez détaillées. Dans ce genre de situation, le HDR est utile.

Par contre, une simple photométrie effectuée dans les lumières moyennes suffit généralement : il y a bien assez de détails dans le ciel et dans les ombres ainsi, inutile de bracketer pour détailler un peu plus quand ce n'est pas nécessaire.

II-D. D'autres exemples

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Une église de Rome : photométrie dans les hautes lumières, pas de détails dans les ombres
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Une église de Rome : photométrie dans les basses lumières, pas de détails dans le ciel
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Une église de Rome : le rendu HDR obtenu à partir des deux autres

III. Un panorama avec Photoshop

III-A. Détail de l'opération

Voici la marche à suivre détaillée (une vidéo récapitulative suit).

1. Ouvrir Adobe Bridge ;

2. Y sélectionner les photos à assembler ;

3. Outils > Photoshop > Photomerge ;

4. Une fenêtre de configuration de l'assemblage s'ouvre alors : si les photos présentent une déformation géométrique (elles ont été prises d'un même endroit), cochez la case appropriée ; le mode automatique en disposition fonctionne généralement très bien, ne changez ici qu'en cas de problème ultérieur ; si votre APN souffre d'un vignettage assez élevé, vous pouvez décider de le corriger (si vous ne le faites pas, le résultat pourrait être affreux, voire inexistant) ;

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Fenêtre Photomerge

5. Photoshop va maintenant aligner les calques en fonction de leur contenu, cette opération peut prendre un certain temps ; ensuite, il va procéder à la fusion proprement dite, en positionnant les calques correctement et en créant pour chacun d'eux un masque de fusion, qui permet de sélectionner les parties utiles pour le panorama ;

6. Photoshop va améliorer le rendu aux alentours des bords des images pour donner un rendu final.

III-B. Lé résumé

IV. Conclusion

Photoshop nous gâte : pour réaliser des fusions complexes comme la fusion HDR, une dizaine de clics au pire sont nécessaires ! Pas besoin de faire grand chose à la main, la machine s'occupe de tout. Certes, le résultat n'est pas parfait, mais faire la même chose manuellement prendrait beaucoup plus de temps pour un résultat pas forcément meilleur.

Ici, l'ordinateur prend le rôle qu'il doit : il automatise les opérations longues et laborieuses, pour que vous puissiez vous concentrer sur l'essentiel, le contenu de l'image.

J'aimerais, par ailleurs, adresser à millie et Kerod d'énormes remerciements pour tout le travail qu'ils ont fourni pour cet article !

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