Nous avons contribué à populariser le terme, mais il semble provoquer une certaine confusion.
Le terme invariance ISO est utilisé de plus en plus largement dans les cercles technologiques liés à la photographie, mais les commentaires que nous avons vus suggèrent qu’il est souvent mal utilisé et mal compris.
Cela est en partie de notre faute : l’invariance ISO est le terme que nous avons choisi pour décrire un phénomène qui était déjà en discussion, et notre usage et nos tests ont aidé à le populariser. Nous avons donc pensé qu’il serait utile de clarifier ce que c’est, ce que ce n’est pas, et pourquoi cela compte.
Performance du capteur, pas comportement de l’appareil
L’invariance ISO est une évaluation de l’importance de l’amélioration du bruit que vous obtenez en augmentant le gain.
C’est une évaluation de la performance d’un capteur, et non une description de la manière dont un appareil photo applique ses réglages ISO.
Pourquoi ajouter du gain ?
La meilleure façon de comprendre cela est probablement de regarder pourquoi le gain / l’amplification est utilisé dans les caméras en premier lieu. Si vous prenez une photo en faible lumière, votre capteur a moins de lumière à exploiter et générera un signal plus faible à partir de votre exposition. Amplifier ce signal avant sa numérisation présente deux avantages potentiels :
- Cela aide à faire correspondre la tension du signal à la plage de tensions que votre convertisseur analogique-numérique (CAN, ADC) est conçu pour numériser. (En d’autres termes, vous vous assurez que le signal est capté en utilisant une grande partie des valeurs Raw disponibles)
- Cela réduit l’impact de tout bruit qui pourrait être introduit après l’amplification (si vous doublez l’échelle du signal, alors tout bruit introduit ensuite a un impact réduit de moitié).
Cela a aussi un coût majeur :
- Si vous prenez le signal sortant du capteur et l’amplifiez 2x (c’est-à-dire ajouter un arrêt de gain), alors l’arrêt le plus lumineux des hautes lumières sera représenté par une tension trop élevée pour votre ADC, et ces valeurs seront enregistrées comme valeur maximale : elles seront coupées.
Aux débuts des caméras numériques, les appareils ajoutaient davantage d’amplification chaque fois que vous augmentiez le réglage ISO. Ce lien entre ISO et gain n’est plus aussi rigide qu’il l’était, mais, de manière très générale, il est encore normalement le cas que la plupart des caméras appliquent généralement plus de gain lorsque vous augmentez le réglage ISO. Comment cela pour une définition définitive ?
Les capteurs modernes sont excellents
Cependant, ces dernières années, les conceptions de capteurs et d’électronique se sont améliorées au point qu’il n’existe pratiquement plus de bruit électronique post-amplification à surmonter. Et, après un certain point, il vaut la peine de se demander combien d’amélioration des ombres on obtient en échange des informations des hautes lumières que l’on sacrifie ?
Et c’est ce que l’invariance ISO évalue : existe-t-il des circonstances dans lesquelles il serait préférable de maintenir l’ISO bas et de sauver les hautes lumières, s’il n’y a pas beaucoup d’amélioration de la performance du bruit ?
Nous avons choisi d’appeler cela ISO invariance parce que l’ancien terme « ISO moins » sonnait comme un choix binaire : quelque chose que les capteurs étaient ou n’étaient pas. Nous espérions que le terme « invariance » clarifierait le fait que les capteurs présentent un degré de variance ou, comme il s’avère, des plages sur lesquelles ils sont moins ou plus ISO variant.
Avec le recul, l’ISO invariance n’est pas le meilleur terme possible pour ce phénomène, non seulement parce qu’il s’agit d’une évaluation de l’impact du gain analogique, et que l’ISO ne dépend pas nécessairement du gain analogique. Mais aussi parce qu’il a été interprété par certaines personnes comme une position binaire de toute façon.
L’invariance ISO ne vous dit pas comment un appareil gère ses ISO
Une autre idée reçue courante est que cela signifie que l’appareil ne change pas le gain lorsque vous modifiez l’ISO. Ce n’est pas le cas.
Fournir plusieurs ISO à partir du même niveau de gain serait une méthode pour exploiter le haut degré d’invariance ISO d’un capteur, mais il est extrêmement rare qu’un appareil photo le fasse. Il existe de nombreux appareils qui délivrent certaines de leurs valeurs ISO sans changer le gain, ou qui disposent de modes qui changent la valeur ISO sans changer le gain, mais la majorité des appareils font changer le gain lorsque vous modifiez le réglage ISO.
Cela ne veut pas dire que vous ne devez pas vous soucier du réglage ISO que vous utilisez
L’invariance ISO n’implique pas non plus qu’importe quel réglage ISO vous choisissez sur votre appareil. Si vous êtes dans un mode avec un certain degré d’automatisation (Programme, Priorité Obturateur ou Priorité Ouverture), votre réglage ISO modifiera l’exposition que votre appareil tente d’obtenir. Mettre ISO plus élevé que nécessaire vous fera capter moins de lumière que possible et cette réduction de lumière rendra l’image plus bruyante.
Mais aussi, parce que la plupart des caméras augmentent le gain à mesure que vous augmentez l’ISO, une certaine portion des informations des hautes lumières est poussée vers le clipping inutilement et cela ne peut pas être récupéré, plus tard.
Pourquoi les caméras n’exploitent-elles pas cela ?
Pour l’instant, nous n’avons pas encore rencontré d’appareil photo capable d’exploiter les performances d’invariance ISO en séparant l’exposition et la luminosité de l’image du gain. Il existe des modes qui en tirent parti, toutefois : de nombreux modes DR fonctionnent en accordant sciemment une exposition inférieure à la normale pour un niveau de gain donné afin que l’appareil capture et conserve une halte, voire deux, d’informations sur les hautes lumières, puis applique une courbe des tons différente qui prend en compte ces hautes lumières supplémentaires.
Mais globalement, exploiter un capteur ISO invariant est un peu complexe : il faut régler une exposition appropriée dans une scène sombre puis baisser le réglage ISO sans changer cette exposition, pour éviter que les hautes lumières de la scène ne soient amplifiées jusqu’au clipping. Cela aboutit généralement à un aperçu qui est plusieurs stops plus sombre que l’image finale souhaitée. C’est une façon assez maladroite, réservée au format Raw uniquement.
There is hope, though
Il y a toutefois de l’espoir
Fait intéressant, cela devient de plus en plus courant du côté vidéo. Les caméras de la série FX de Sony (dont beaucoup partagent le même matériel de base que les modèles Alpha) proposent un mode « Exposure Index », où l’appareil fonctionne toujours dans les états de gain de conversion bas ou élevé de son capteur, puis enregistre « ISO » comme une balise de métadonnées interprétée lors du montage. Augmenter le réglage ISO n’augmente pas le gain, vous ne perdez donc pas les données de hautes lumières.
De même, la plus grande distinction entre les modes vidéo RAW NRaw et R3D sur le Nikon ZR réside dans la façon dont l’ISO est géré. Le NRaw fonctionne comme le mode photo : ajout de gain à chaque fois que vous augmentez le réglage ISO, mais en mode R3D il s’en tient aux deux états natifs de gain de conversion de son capteur. Cela signifie que vous n’envoyez pas les données vers le clipping lorsque vous augmentez l’ISO, vous ne changez qu’une balise de métadonnées indiquant comment les images doivent être rendues selon la lumière. C’est ce qui permet d’ajuster l’apparente « ISO » après coup dans les logiciels d’édition.
Mais, pour l’instant, nous n’avons vu aucun mode similaire dans un appareil photo pour les photos fixes. En partie, c’est parce qu’il nécessiterait une refonte fondamentale de la manière dont l’exposition, le gain et la luminosité de l’image doivent être gérés. Et, pour l’instant du moins, l’industrie semble préférer régler sur la métaphore ISO, qui paraît de plus en plus tendue, plutôt que de réfléchir à la meilleure façon d’exploiter les performances modernes des capteurs.
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Élise Marceau
