Le format RAW, mais qu’est-ce que c’est ?

Je prépare pour la rentrée un gros article sur le post-traitement en photo, il parlera de toutes les facettes de ce passage obligé d’une image et vous en expliquera les grandes lignes, les différents secrets, tout ce qu’il y a à savoir sur ce vaste sujet qu’est le post-traitement.

Pourtant, avant d’écrire cet article, je me devais de revenir sur un point capital, un point qui, de mon expérience en tant que formateur, est trop souvent simplement survolé, qui de plus comporte beaucoup d’idées préconçues pas toujours justes.

Je vais vous parler du RAW…

Mais Qu’est-ce Que le RAW ?

Si on pose cette question à un débutant, il va presque avoir peur, c’est ce fichier très compliqué, trop compliqué qu’il ne comprend pas, qui en plus est moche et bien moins flatteur que le JPEG direct et, qui demande pour ne rien gâcher un programme spécial pour pouvoir le lire.

Pour les plus experts, c’est le Graal, ils ne jurent que par le RAW, car c’est le fichier brut, celui qui permet d’aller plus loin dans sa gestion de l’image.

Pourtant, si quelques-uns connaissent les spécificités du RAW, la grande majeure partie des photographes ne savent pas ce qui fait le cœur de ce fameux format et pourquoi il est aussi plébiscité.

Ceci étant dit, nous pouvons commencer à entrer dans les méandres de ce fameux format afin de bien le comprendre, et la genèse de tout commence en dehors de l’appareil photo.

La lumière :

Au commencement, il n’y avait rien, puis vint la lumière… J’ai toujours rêvé de dire ça!

La lumière c’est la base, c’est avec elle que nous travaillons quand nous faisons de la photo, c’est elle que l’on enregistre sur la surface sensible de nos appareils afin de retranscrire une image.

À l’heure du numérique, la surface sensible est le capteur, mais avant d’atteindre ledit capteur, la lumière va parcourir un chemin très précis.

Elle va en premier lieu être focalisée grâce à un objectif, que celui-ci soit fait de plusieurs lentilles très complexes ou qu’il s’agisse d’un simple trou, le but est le même, focaliser la lumière pour la diriger vers la surface sensible.

La lumière est composée d’un élément un peu spécial nommé “photon”, c’est une particule physique que l’on pourrait décrire comme une sorte de toute toute… toute petite boule d’énergie. Dans notre domaine, pas besoin d’en savoir plus, en photo, cette description sera très largement suffisante. Pour les plus mordus de science, je vous invite à lire la page Wikipedia sur le sujet, très bien présentée.

Ces photons canalisés par l’objectif vont venir toucher la surface sensible. Avec l’argentique, tout est plus simple. Le photon va toucher le film et créer une réaction chimique qui va “impressionner” la pellicule. Quel que soit l’angle avec lequel le rayon lumineux touche le film, du moment qu’il atteint la surface sensible, la réaction chimique se créé.

Avec le numérique, c’est un peu plus délicat…

Le capteur numérique:

Avec le capteur numérique, tout se complique un peu, les photons une fois focalisés par l’objectif sont dirigés vers le capteur. Sauf exception (comme les Nikon D800E et D7’100), sur la plupart des appareils photo ils doivent encore traverser deux filtres avant de toucher au but.

Le premier est le filtre anti-infrarouge, celui-ci est capital, car les CCD ou CMOS sont très sensibles à cette longueur d’onde, sans ce filtre, vos photos ressortiraient rouges. Certes, pour les fans de photos infrarouges c’est sympa, mais pour les autres, beaucoup moins.

Le deuxième filtre, qui lui n’existe pas sur tous les appareils, est le filtre passe-bas, voici son rôle :

Une fois ces deux filtres traversés, nos amis les photons ne sont pas au bout de leurs peines, ils vont encore une fois devoir être “canalisés” afin d’être le plus efficace possible.

En effet, si sur un film argentique l’angle d’arrivée de la lumière n’a pas d’importance, car elle provoquera dans tous les cas la réaction chimique en touchant sa cible, de par la nature même de l’architecture d’un capteur numérique ce phénomène n’est pas possible et l’angle d’attaque de la lumière a une grande influence.

Le capteur numérique est composé de photosites, il faut se les représenter comme des sortes de puits qui vont venir recueillir la lumière et qui ont dans leur fond des photodiodes, éléments qui vont transformer les photons en signal électrique. Comme il est impossible de joindre parfaitement chacun des photosites, il reste toujours un espace entre chaque “puits”, et comme la lumière doit en atteindre le fond pour venir stimuler les photodiodes, il faut trouver une astuce pour orienter les rayons lumineux afin qu’ils arrivent au bon endroit et ceci quel que soit leur angle.

Comme on peut le voir sur l’illustration ci-dessus, l’astuce est de placer des micro-lentilles au-dessus de chacun des puits afin d’orienter la lumière pour qu’elle en touche le fond et vienne stimuler la photodiode. Il faut savoir que malgré tout il reste des zones dites “mortes” ou la lumière n’arrive sur rien et est simplement perdue. On considère qu’en moyenne sur la plupart des appareils photo, seul un photon sur deux va finir par toucher la photodiode.

Certaines marques, comme Canon, arrivent pourtant à réduire cette perte grâce à des micro-lentilles à bord touchant et peuvent ainsi grandement limiter la perte des photons:

Un puits vide va donner du noir, un puits complètement rempli va donner du blanc. Toutes les valeurs de remplissage entre les deux vont donner des nuances de gris, car oui, à la base le capteur voit en noir et blanc.

Pour que celui-ci voie en couleur, il va falloir l’aider, et pour ce faire, les ingénieurs vont placer une matrice de Bayer (illustration à gauche) sous le réseau de micro lentilles juste avant l’entrée des photons dans le puits. Cette astuce a été inventée par un ingénieur de Kodak,  l’invention porte donc son nom. Le fonctionnement est en réalité assez simple. Constitué de cellules colorées des couleurs primaires, chaque photosite du capteur ne voit qu’une seule couleur : rouge, vert ou bleu, le filtre bloquant littéralement les longueurs d’onde des autres couleurs. Sur chaque groupe de quatre photosites, on en trouve la répartition colorimétrique suivante – un pour le bleu, un pour le rouge et deux pour le vert -, cette répartition correspond à la sensibilité de notre vision. C’est le logiciel de l’appareil photo qui va recréer les couleurs, en tenant compte des courbes de réponse spectrale pour un résultat final en trichromie, traduction: un programme interne va grâce à un algorithme spécifique recomposer la couleur de l’image grâce aux informations tirées de ce filtrage spécifique.

Si l’on reprend la première illustration et qu’on y ajoute le filtre de Bayer pour chaque photosite et que l’on place également les différents rayons lumineux, nous pouvons constater toute l’ingéniosité d’un tel système:

Chaque photosite reçoit une information lumineuse, une quantité de photons précis d’une couleur précise, à ce moment-là, tout est encore analogique, c’est le passage des informations du photosite aux photodiodes – qui va transformer l’information lumineuse en impulsion électrique -, qui va faire basculer le tout dans le monde du numérique, car maintenant que l’information de lumière a été convertie, un enregistreur analogique/numérique va pouvoir traduire toutes ces informations dans le langage binaire.

C’est à ce moment-là qu’on va entrer dans la phase purement numérique, c’est l’étape de …

L’enregistrement de l’information:

Comme nous l’avons vu, pour enregistrer de manière numérique les informations lumineuses d’une photo, il y a tout un procédé afin de transformer l’énergie des photons en impulsions électriques.

Comme ces fameuses informations sont électriques et comme tout ce qui gère cette partie est fait d’électronique et génère forcément des impulsions électriques, les ingénieurs se retrouvent face à un léger problème, il ne faut pas que l’enregistreur analogique/numérique confonde les impulsions électriques créées par l’électronique interne (les parasites) avec les impulsions électriques qui viennent des informations de lumière.

Pour remédier à ce problème, les constructeurs utilisent dès cette étape des algorithmes qui vont traiter les informations pour “retirer” le bruit parasite dû aux informations erronées de l’électronique interne. C’est ce premier traitement qui a d’ailleurs tendance à énerver quelque peu les fans d’astronomie qui voient les étoiles de plus faible intensité tout simplement éliminées, car considérées à tort comme du bruit numérique. Selon les marques, ce traitement est plus ou moins poussé.

Cette première étape de nettoyage passée, toute cette suite de “o et de 1” va finalement être enregistrée par l’appareil selon nos réglages que l’on va résumer par deux possibilités:

• JPEG

• RAW

De façon étonnante, qu’on enregistre en RAW ou en JPEG, il y a le même nombre d’étapes pour la conversion.

Avant que le fichier soit définitivement sur votre carte mémoire, l’ordinateur interne de votre appareil va travailler pour convertir les fichiers.

Dans le cas du JPEG, il va compiler les informations pour que l’image soit en Bitmap, soit un genre de carte précise des points lumineux répartie sur une sorte de grille qui les localise avec leurs informations de couleur et d’intensité. C’est ainsi que l’on peut afficher une image lisible, car dans un standard très simple, qui dit ce point-là est bleu il est situé à tel endroit et il a telle intensité.

Pour le RAW, c’est un peu différent, contrairement à ce que la plupart des personnes pensent, le RAW n’a rien de brut sauf son nom. En réalité, le RAW est bel et bien une compression non destructive, mais cela n’en reste pas moins une compression, de fait un fichier non brut.

Contrairement au JPEG et à tous les fichiers Bitmap, le RAW n’est pas une image en soi. C’est en réalité comme un négatif, pour en obtenir une image, il faut le développer. Le RAW contient toutes les informations, qui ont été enregistrées par le capteur et de toute la quantité de ses informations, on peut prendre une partie pour créer une image “affichable”, selon les critères que l’on aura choisis pour le développement, car dans tous les cas, un RAW se développe.

C’est d’ailleurs ce que va faire votre boîtier quand il va créer le fameux JPEG, il va prendre les informations brutes du capteur, puis les interpréter à sa façon, donc les développer pour vous permettre d’afficher l’image. Alors qu’en réalité, au vu de l’énorme quantité de données qui se trouvent au cœur d’un RAW, celui-ci offre potentiellement une infinité d’interprétations de la même photo.

Pour preuve, si vous prenez un fichier RAW et que vous l’ouvrez avec plusieurs programmes différents, le rendu d’une même image ne sera jamais exactement le même entre chaque logiciel.

Pour mieux comprendre, il faut savoir qu’un JPEG est encodé sous 8 bits d’informations par couche – soit 8 bits pour le rouge, 8 bits pour le bleu et 8 bits pour le vert -, alors qu’un RAW est encodé en règle générale sous 12 ou 14 bits d’informations par couche selon le modèle de l’appareil photo. Certains appareils comme les moyens formats encodent sur 16 bits, mais autant dire que c’est inutile, car le supplément d’information tonale est tout simplement noyé dans le bruit.

Pour mieux comprendre, je pense qu’il est bon d’expliquer ou de rappeler, ce que veut dire enregistrer une image en 8, 12, 14 ou 16 bits.

Pour les experts cette piqûre de rappel aura du bon, pour les autres, ce sera sûrement une sympathique découverte.

On sait que la lumière est transformée en signal numérique une fois qu’elle a atteint la surface sensible de votre appareil.

Imaginons maintenant que notre appareil ne soit capable de produire que du noir et blanc de la façon la plus basique qui soit. Un appareil qui ne donnera comme informations que des points noirs et des points blancs, donc un encodage sur 1 bit.

Avec 1 bit l’info sera traduite ainsi. Comme la valeur est soit 0, soit 1, dans notre cas de figure, 0=noir 1= blanc.

Pour fabriquer une image, il nous faut pourtant un peu plus de nuances. Essayons avec un encodage sur 2 bits.

Avec 2 bits, on associe les valeurs par deux. Ce qui fait que l’on a 00, 01, 10, 11. Les quatre associations possibles donneront : avec 00 on aura le noir, avec 11 le blanc et entre, deux valeurs de gris différentes.

On n’arrive toujours pas à former une image, passons alors à un encodage sur 3 bits.

Avec 3 bits, on associe les valeurs par trois. Ce qui va donner 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Entre le noir et le blanc, on obtiendra 6 niveaux de gris différents. On peut commencer à très légèrement distinguer une image.

Je ne vais pas vous refaire la démonstration pour chaque palier, je pense que vous avez compris le principe, je continue donc :

• 4 bits=16 valeurs.
• 5 bits=32 valeurs.
• 6 bits=64 valeurs.
• 7 bits=128 valeurs.
• 8 bits=256 valeurs.
• 9 bits=512 valeurs.
• 10 bits=1024 valeurs.
• 11 bits=2048 valeurs.
• 12 bits=4096 valeurs.
• 13 bits=8192 valeurs.
• 14 bits=16384 valeurs.
• 15 bits=32768 valeurs.
• 16 bits=65536 valeurs.

Maintenant que l’on a bien compris, il faut imaginer que ce nombre de nuances est là par couche de couleurs. Soit pour un encodage 8 bits:

• 256 nuances de rouge
• 256 nuances de bleu
• 256 nuances de vert.

Ce qui donne en tout 16,7 millions de couleurs différentes, c’est un petit peu moins que ce que notre vision peut distinguer, c’est plus que ce que notre écran peut afficher et c’est encore plus que ce qu’une feuille imprimée peut restituer comme couleurs.

Avec un encodage sur 14 bits, on se retrouve avec le sympathique chiffre de 4 400 milliards d’informations, ce chiffre à proprement parler astronomique démontre plutôt clairement l’étendue des données que cache un fichier RAW, fichier qui ne demande qu’à être développé (interprété), mais avant de parler de cette étape, je dois faire un petit arrêt par la case…

ISO en numérique :

Pour les plus anciens lecteurs, ils savent que j’ai déjà écrit un article sur le sujet: Les ISO en numérique, pour une lecture facilitée et pour éviter de jongler entre les articles, j’ai repris l’essentiel du billet dans l’encadré ci-dessous, que j’ai amélioré en lui apportant de nouvelles informations en lien direct avec ce billet:

Maintenant que nous avons toutes les informations sur ce que contient un RAW, regardons d’un peu plus près ce que celui-ci a à offrir…

Le fichier RAW :

Comme nous l’avons vu un peu avant, le fichier RAW n’est en fait pas une image comme on le pense et on l’imagine généralement. C’est une sorte de paquet contenant toutes les informations nécessaires pour créer une image sans que celle-ci soit encore définie.

On pourrait se représenter ça comme une boîte qui contiendrait un dessin à colorier (comme ceux pour les enfants) avec une grande quantité de crayons, de feutres, de pastels, de peintures… etc. de toutes les couleurs et de toutes les sortes afin de nous laisser libre de choisir le rendu final du coloriage.

L’image est grandement schématisée, mais elle correspond bien à la réalité des choses.

Le RAW contient, en vrac, l’emplacement de chaque pixel, sa quantité de lumière et sa couleur potentielle.

Le mot potentiel à toute son importance, car avec le RAW la balance des blancs n’est pas fixée, on peut la modifier sans aucun problème en post-traitement, comme je l’avais expliqué dans l’article suivant: La balance des blancs.

Avec ses milliards d’informations, le RAW offre également beaucoup de latitude aux réglages, car il va puiser dans sa grande base d’informations pour permettre d’offrir des modifications qui ne vont que peu altérer le fichier.

Alors qu’un même réglage avec un fichier JPEG risque d’être bien plus destructif, car encodé sur 8 bits, chaque changement se paye comptant sur la qualité du fichier.

Pour bien comprendre, voici une photo prise volontairement de façon violemment sous-exposée à 1’000 ISO, pour une ouverture à f/4 et une vitesse de 1/4 000 s, à côté la version JPEG et la version RAW avec exactement les mêmes réglages que l’on peut voir juste au-dessus des images :

À première vue, rien ne différencie le JPEG du RAW, les deux fichiers présentés ainsi semblent les mêmes. Pourtant, si on regarde mieux, en affichant un crop 100 % d’un détail de l’image, on va tout de suite constater les différences.

En premier lieu, le crop 100 % de la version brute de capteur, tous les réglages à 0 :

On se rend compte que l’image est très clairement sous-exposée et que la lecture des deux personnages est terriblement difficile.

Maintenant, regardons la même portion d’image avec les réglages, qui ont permis de retrouver des informations et une lecture de la photo plus aisée, avec une version JPEG :

On peut voir qu’après ce rattrapage, l’image est très fortement bruitée, des à plats magenta et cyan sont visibles à plusieurs endroits et pour finir, il y a une perte de détails significative dans la plupart des tonalités.

Maintenant, analysons la version RAW avec exactement les mêmes réglages :

Ici, on constate que le bruit est bien plus contenu, les à plats cyan et magenta existent, mais sont bien plus discrets et l’on retrouve bien plus de détails qui sont largement plus lisibles.

Il faut savoir que ce fichier pourrait être encore travaillé pour en améliorer le résultat, ici, ce ne sont que les réglages de base de Lightroom, et un travail plus fin aurait facilement fait disparaitre certaines imperfections.

Si j’ai choisi d’illustrer mon propos avec une image sous-exposée, c’est simplement que c’est le type de fichier le plus difficile à sauver.

Si vous vous souvenez de ce que j’ai dit un peu plus haut avec mon analogie de la musique, plus il y a de lumière et moins le bruit est visible. J’aurais pu prendre un fichier où les hautes lumières étaient cramées et vous montrer la capacité de récupération du RAW face au JPEG, mais le cas de figure de la sous-ex est bien plus parlant.

Ce qu’il faut savoir, c’est qu’un RAW peut encaisser un décalage d’exposition d’un peu plus de 1,5 IL dans les hautes et basses lumières. Autant dire que l’on peut récupérer presque 4 IL d’info sur une photo, ce qui est énorme.

Ce qui est valable avec l’exposition l’est tout autant avec le bruit numérique. La grande quantité d’info que contient le fichier RAW va permettre aux algorithmes très puissants des programmes qui tournent sur nos ordinateurs de le réduire au maximum et de présenter des fichiers très impressionnants de qualité même dans les valeurs les plus élevées.

Là où le JPEG donnera une image difficilement modifiable, le RAW va permettre de pousser bien plus les curseurs, en réalité, ce n’est pas qu’il va permettre, c’est qu’on va être obligé de le faire, car comme je l’ai expliqué un peu plus haut, le RAW à ce stade n’est pas une image, il faut donc le développer pour qu’il devienne une photo réellement affichable.

Mais nous verrons bien en détail la partie développement du RAW dans l’article à paraître en septembre sur le post-traitement. Celui-ci sera particulièrement complet et répondra à la plupart de vos questions.

Du choix du programme, en passant par comment gérer son développement, comment analyser et tirer le meilleur d’une image… etc.

En attendant, la bonne question à se poser est…

Pourquoi le RAW :

Utiliser le RAW, c’est ce moment tant redouté par beaucoup de débutants qui se lancent en photo et même par certains amateurs experts qui trouvent la tâche difficile et inutile.

Il faut dire qu’à première vue, ils n’ont pas tout tort. Le RAW est plus gros que le fichier JPEG et prend donc plus de place sur le disque dur, il demande obligatoirement d’être développé et on peut avoir quelques doutes sur sa pérennité vu que chaque fichier RAW ne se contente pas d’avoir un format par marque d’appareil, il a un format part type d’appareil.

Pourtant, à l’heure actuelle, et avec l’évolution des différents points, les craintes et doutes devraient facilement passer.

Si je reprends les points négatifs un par un, voilà ce que je peux en dire:

• Le poids des RAW : il y a quelques années, le prix de la mémoire était bien plus cher, travailler en RAW demandait un certain investissement en carte mémoire, mais de nos jours, les prix baissent continuellement et on peut très bien s’équiper pour un prix relativement bon marché.
• Le développement obligatoire : je vais revenir un peu plus en détail plus loin et je vous démontrerai que la perte de temps n’est pas significative pour peu que l’on prépare bien les choses.
• La pérennité des fichiers: il est vrai que chaque type d’appareil photo à son propre codage RAW, si bien qu’un RAW tiré d’un Canon EOS 700D sera différent d’un RAW tiré d’un Canon EOS 650D, alors que de base le capteur est le même. Pourtant, les programmes tels que Lightroom, DxO ou encore CaptureOne sont capables de lire les RAW des appareils les plus anciens et les plus rares sans le moindre souci. Pour eux, c’est quelques lignes de code qu’ils n’ont pas avantage à supprimer.

Ceci étant dit, si on se penche sur les avantages du RAW, on verra qu’ils sont bien plus nombreux que les pseudo points faibles de ce fichier, pêle-mêle, et sans que la liste soit exhaustive :

• Enregistrement encodé sur 12, 14 ou 16 bits avec tous les avantages que cela suppose
• Contrôle de la balance des blancs en post-production
• Choix de l’espace de couleur sans restriction
• Dynamique de l’image plus étendue
• Correction largement moins destructive
• … etc.

Pour obtenir tout ça, il faut obligatoirement passer par un programme qui va permettre de développer le RAW. Il en existe beaucoup sur le marché, de ceux fournis avec votre appareil, en passant par ceux qui sont gratuits, jusqu’aux payants, il y a un choix énorme, qui selon vos affinités saura vous combler.

Ici, je ne vais pas vous parler des différentes offres que l’on peut trouver, je vous en toucherai mot dans l’article qui sera consacré au post-traitement et qui sera publié à la rentrée.

De façon personnelle, j’utilise Ligthtroom, qui pour moi a plusieurs avantages, et l’un d’eux c’est qu’il reste un bon programme de gestion de sa photothèque en plus d’être excellent pour le développement.

Si je vous parle du programme que j’utilise, c’est pour les personnes qui ont peur de perdre du temps avec le développement des RAW. En effet, avec un soft comme Lightroom, on peut programmer à l’avance un type de rendu que l’on voudra appliquer à toutes ses images au moment de l’importation, un peu comme les rendus pré-enregistrés que l’on trouve sur nos boîtiers quand on veut des fichiers JPEG, avec l’avantage que dans le cas présent le réglage sera bien plus fin.

Du coup, on peut importer ses photos et au besoin en un clic les transférer en JPEG avec un rendu flatteur qui nous fera plaisir.

Pourtant, faire une telle action reste confier son image aux automatismes d’un programme, car même si vous avez choisi avec soin le rendu global de vos RAW, chaque image étant unique, elle devrait être développée selon ses spécificités.

Il faut bien garder en tête que les informations enregistrées par l’appareil ne sont pas interprétées tant qu’un écran ne les affiche pas.

Ne rien toucher au fichier, le laisser “brut” c’est en réalité demander à un programme, à des algorithmes, de choisir pour nous l’aspect final que devra avoir notre image.

Si je devais faire une analogie, ce serait presque aussi ridicule qu’un cuisinier qui préparerait les ingrédients de sa recette, les mélangerait avec soin suivant un ordre bien précis, mais qui au final en confierait la cuisson à quelqu’un d’autres sans même le guider.

Normalement, une photo se pense, s’imagine et se crée dans la tête, cadrage, lumière, compo. Puis, on règle notre appareil, afin d’être au plus proche de ce qu’on a imaginé, c’est donc finalement logique que la dernière touche, le point final d’une image soit aussi de notre fait, et de ne pas laisser la main aux automatismes d’un ordinateur, car dans ce cas, autant photographier en mode vert en laissant l’appareil tout choisir pour nous.

Si on prend la décision de contrôler sa prise de vue, on doit le faire du début à la fin, de l’idée de l’image jusqu’à sa publication.

Une photo est votre œuvre, vous devez en garder le contrôle jusqu’à la publication !

Conclusion :

Comme je l’ai expliqué en introduction, ce gros article est en fait une introduction à un billet qui sera publié en septembre et qui va parler post-traitement. Celui-ci sera très complet sur le sujet.

En plus de beaucoup d’explications écrites, il sera ponctué de plusieurs vidéos, vous trouverez tous les aspects de cette étape très importante de la photo.

Vous partirez sur de bonnes bases, car maintenant le RAW ne devrait plus avoir de secret pour vous et j’espère même avoir donné envie à ceux qui n’y sont pas encore passés de tenter l’aventure.

Si certains points vous semblent encore un peu obscurs ou si vous voulez des précisions, n’hésitez pas à les demander dans les commentaires, je me ferai un grand plaisir d’y répondre.

Bon courage et bonnes photos !