Quelques définitions

Crépuscule d'hiver sur la Chartreuse de la Verne - Massif des Maures
Photo issue d'une image HDR générée à partir de 3 expositions avec le logiciel Photomatix.

Dynamique

HDR signifie High Dynamic Range ce qui peut être traduit en français par Haute Dynamique.
Pour une scène, la dynamique se définit comme le ratio des luminances des zones les plus lumineuses et des zones les plus sombres. Pour un appareil photo il s'agit plutôt du ratio de luminances maximum qui peut être enregistré en une prise de vue sans brûler les hautes lumières ni boucher les ombres ou les rendres trop bruitées.

Théoriquement, la dynamique définie comme un ratio s'exprime sans unité mais bien souvent dans la pratique les photographes la mesurent et la définissent avec une méthode bien à eux.
Par exemple si dans un paysage la zone la plus claire doit être exposée à 1/400s à f16 alors que la zone la plus sombre nécessite 1/100s à la même ouverture on dit souvent que la dynamique de la scène est de 2 IL.

Ceci dit, qu'est-ce qu'une image HDR ?

Il n'existe pas vraiment de seuil de dynamique à partir duquel on peut dire qu'une image est HDR ou non. Dans le cas de la photographie, le terme HDR sous entend une image dont la dynamique est supérieure à celle qui peut être enregistrée dans de bonnes conditions avec une seule prise de vue.

Comment créer une image HDR à partir de photographies ?

La méthode de base découle directement de la définition donnée ci-dessus : puisque l'on s'intéresse à des scènes dont la dynamique ne peut pas être capturée directement à l'aide d'un seule prise de vue, il faut pour enregistrer correctement cette dynamique réaliser plusieurs prises de vues consécutives de la scène avec des expositions différentes.
Les différentes prises de vues ainsi réalisées doivent ensuite être traitées à l'aide d'un logiciel spécialisé qui va calculer les luminosités maximum et minimum puis "mettre à l'échelle" toutes les valeurs intermédiaires. Lors de ce processus le logiciel pourra prendre les valeurs des hautes lumières dans les fichiers les moins exposés et celles des ombres dans les fichiers les plus exposés. L'image finale doit donc normalement contenir des hautes lumières biens détaillées et des ombres très propres, sans bruit.

Que faire d'une image HDR ?

• Enregistrement :
  Par nature, une image HDR est incompatible avec les formats de fichiers images classiques comme TIF ou JPEG qui stockent chaque composante RVB de chaque pixel à l'aide de nombres entiers sur 8 ou 16 bits. Dans une image HDR, chaque composante RVB est représentée par un nombre réel à virgule flottante codé sur 32 bits. De nouveaux formats de fichiers ont donc été définis pour permettre l'enregistrement de telles images. Leurs extensions les plus courantes sont sans doute .hdr et .exr.

• Visualisation :
  De par leur grande dynamique mais aussi car elles représentent chaque pixel avec une luminosité directement proportionnelle à celle des points correspondants dans la scène originale les images HDR ne peuvent pas être affichées correctement sur un écran classique (celà viendra peut être un jour) et encore moins imprimées sur du papier.
  Pour les visualiser convenablement, il faut leur faire subir une opération nommée tonemapping qui les retransforme en image "classique".

Le tonemapping est l'opération qui consiste à transformer une image HDR en une image standard à dynamique beaucoup plus faible sans trop perdre d'informations visuelles.
Il existe de nombreux algorithmes spécialisés dans ce genre de traitements. Le plus simple auquel on pourrait penser serait une simple "mise à l'échelle" de la dynamique de l'image HDR vers celle d'une image classique mais celà produirait un résultat plat, sans nuances ni détails.
Ces algorithmes ou opérateurs se répartissent en deux grandes familles :

• Les opérateurs globaux :
  Ils traitent chaque pixel uniquement en fonction de sa luminosité et de la dynamique totale de l'image.

• Les opérateurs locaux :
  Ils traitent chaque pixel en fonction de sa luminosité, de la dynamique totale de l'image mais aussi en fonction de sa position spatiale dans l'image et donc de son voisinage. Ce sont eux qui donnent généralement les résultats les plus détaillés, les plus plaisants mais aussi les plus spectaculaires.