Rien n'est blanc là-haut : la balance des blancs sous les étoiles

Deux séries sur la même constellation, la même nuit, le même trépied. La première ressort avec un fond de ciel brunâtre, qui tire vers l’orange. La seconde, une heure plus tard, est bleutée. Entre les deux, rien de visible n’a bougé : même endroit, mêmes lampadaires, mêmes réglages enregistrés dans l’application. Ce qui a changé, c’est l’idée que le téléphone se faisait du blanc. Il l’a formée tout seul, et il continue de la former, image après image, pendant que vous regardez le ciel.

Le blanc est une hypothèse

La balance des blancs ne mesure pas la lumière qui éclaire la scène. Elle la devine. L’algorithme regarde l’image, formule une hypothèse sur le type de source qui a éclairé ce qu’il cadre, et applique les gains nécessaires pour qu’une surface neutre redevienne neutre. La documentation de l’appareil photo d’Android le dit sans détour lorsqu’elle décrit les zones de mesure réservées au blanc automatique : elles servent à «l’estimation de l’illuminant». Estimation, donc.

Le catalogue des solutions de rechange est la partie qui nous intéresse. Une fois l’automatisme désactivé, l’appareil propose une liste d’illuminants supposés : lumière du jour, ciel couvert, incandescence, fluorescence, crépuscule, ombre. Six situations, toutes diurnes ou domestiques. Aucune ne ressemble à un ciel noir à deux mille mètres, aucune ne ressemble non plus à la sortie d’un village aux lampadaires allumés.

Deux lampes de référence, et pas le moindre ciel

L’affaire commence plus en amont, à l’usine. La caractérisation colorimétrique d’un capteur s’accroche à deux illuminants de référence normalisés, les points autour desquels sont calculées les matrices qui font passer de la couleur native du capteur à l’espace de sortie. La liste admise par Android sort tout droit du manuel : D50, D55, D65, D75, l’illuminant normalisé A, le tungstène, les diverses fluorescences avec leurs plages de température, le flash, l’ombre. Des lampes et des journées. Tout le reste est une interpolation entre ces deux ancrages.

Une photo nocturne tombe hors de la carte. La lumière qui atteint le capteur est un mélange sans équivalent dans un salon : la composante artificielle que l’atmosphère diffuse au-dessus des villes, aujourd’hui surtout de la LED à spectre large là où le sodium mettait presque tout dans une raie orange étroite, l’émission propre de la haute atmosphère, qui travaille par raies fines plutôt qu’en continu, et enfin les étoiles, dont les couleurs diffèrent les unes des autres. Il n’existe pas une seule surface neutre dans le cadre pour servir de point de départ. Demander à un estimateur entraîné à trouver du gris dans une pièce d’en trouver là-haut, c’est poser une question qui n’a pas de bonne réponse.

Ce que la balance des blancs fait réellement

Sous le nom élégant, il y a une multiplication. La correction s’applique comme un vecteur de gains sur les canaux de la mosaïque de Bayer, suivi d’une matrice trois par trois après dématriçage : la documentation parle de «gains appliqués aux canaux couleur du raw Bayer pour la balance des blancs». Deux détails de cette page valent la soirée. D’abord, la plage garantie sans écrêtage va de 1,0 à 3,0. Ensuite, les gains inférieurs à 1,0, là où l’appareil les autorise, sont «en général déconseillés, car ils peuvent créer des artefacts de couleur». Apple décrit la même géométrie à sa manière, en précisant que chaque canal accepte des valeurs comprises entre 1,0 et le gain maximal de l’appareil.

On multiplie donc vers le haut, jamais vers le bas. Le canal que vous poussez emporte son bruit dans la même proportion, et sur une image de ciel le canal bleu est presque toujours le plus sale des trois : un gain de 2,4 sur le bleu vous rend un ciel à la dominante correcte et au grain doublé.

Il y a une deuxième conséquence, plus sournoise et plus coûteuse, et elle tient à la géométrie de la correction. Ces gains sont trois nombres valables pour l’image entière. Une dominante qui change d’un coin à l’autre du cadre, cas normal quand le village éclairé se trouve à gauche et le zénith propre en haut à droite, ne se soigne avec aucun réglage de balance des blancs. Vous neutralisez le centre et vous massacrez les bords, ou l’inverse. Ce travail relève de la soustraction de gradient au traitement, et confondre les deux se paie en heures.

Trois cents images, trois cents blancs différents

Le mode par défaut des téléphones est le pire possible pour nous. Apple l’appelle balance des blancs automatique continue et le décrit exactement ainsi : un mode qui «surveille en permanence la balance des blancs et l’ajuste lorsque c’est nécessaire». Pour une vidéo d’enfant qui passe du soleil à l’ombre, c’est le bon choix. Sur trois cents poses du même champ stellaire, cela signifie que les gains dérivent pendant que le ciel tourne, pendant qu’un voile de cirrus traverse, pendant que les phares d’une voiture éclairent la haie deux secondes.

Puis on empile. La moyenne porte sur des images qui ne sont pas d’accord sur la couleur, et le résultat se reconnaît au premier coup d’œil : des taches chromatiques lentes sur le fond, une saturation délavée, des étoiles toutes du même blanc sale. L’alignement n’y est pour rien, le rejet des valeurs aberrantes non plus, puisque aucune image n’est anormale. Elles le sont toutes, un peu, chacune dans sa direction.

Le verrouiller correctement

Android documente une procédure, et il vaut mieux la suivre à la lettre. On verrouille l’automatisme, on attend le premier résultat qui revient avec le verrou déjà posé, on recopie ces valeurs dans une requête réglée en manuel, et seulement là on commence à collecter. L’attente au milieu a une raison précise, que la même page expose : l’appareil garde une file de requêtes en vol, si bien que les réglages effectivement verrouillés «ne correspondent pas nécessairement» à ceux du dernier résultat que vous avez vu. Traduit en gestes, avec les doigts froids : après le verrouillage, les premières poses partent à la poubelle.

Sur l’autre plateforme, le mécanisme est jumeau. Apple expose une méthode qui place l’appareil en état verrouillé avec des gains explicites, et une conversion qui transforme les gains propres au matériel en valeurs de température et de teinte «indépendantes de l’appareil». La différence est pratique : un couple température et teinte, vous le notez et vous le retrouvez la semaine suivante, des gains bruts non. Côté Android, le niveau d’API 36 a ajouté un mode qui accepte directement des kelvins et une teinte, les valeurs hors limites étant ramenées dans l’intervalle annoncé par l’appareil, à condition que celui-ci le prenne en charge.

La valeur choisie compte beaucoup moins que son immobilité. Fixez-la, notez-la, n’y touchez plus jusqu’à la fin de la nuit. Et si vous photographiez en raw, la décision reste ouverte au développement, comme nous l’avons raconté, avec un avertissement : si chaque fichier arrive avec une balance de prise de vue différente et que le logiciel d’empilement applique la sienne à chacun, le format brut ne vous a sauvé de rien. Le verrou reste obligatoire.

La couleur se juge à la fin

On ne tranche pas sur la couleur devant une pose isolée. Le verdict vient après l’empilement et après l’étirement, qui amplifie la dominante résiduelle en même temps que le reste. À ce moment-là, le geste standard consiste à ramener le fond de ciel à un gris neutre, les trois canaux au même niveau. Le fond sert de référence à l’œil pour toutes les autres couleurs de l’image : s’il reste teinté, il déplace la perception de tout ce qui se trouve au-dessus.

La vérification vient des étoiles, seule référence honnête dans une photo de nuit. Un champ large en contient des orangées et des blanc-bleu, et la différence est réelle : elle tient à la température de leur surface. Si les vôtres ressortent toutes blanches après l’étirement, vous avez saturé les cœurs et ce que vous regardez, c’est la pleine échelle. Si elles partagent toutes la même nuance, la balance est à refaire.

Le blanc, dans une photo du ciel, est une convention, et c’est vous qui la choisissez. La seule vraie faute consiste à la laisser choisir trois cents fois en trois heures par un algorithme parti chercher une nappe blanche au milieu des étoiles.