B-A-BA de la PHOTOGRAPHIE 1 Les notions théoriques de base Yves DETON - CHARLEROI Belgique Toute reproduction (même partielle) à des fins commerciales est interdite sans l'autorisation expresse de l'auteur yves.deton@brutele.be Les illustrations se trouvent sur http://abc.detonphoto.net Commençons par le commencement... Un appareil photographique (qu'il soit argentique ou numérique) est basé sur le principe de l'antique CAMERA OBSCURA : un espace clos dans le fond duquel se trouve une surface photosensensible (film argentique, CCD, CMOS, ou n'importe quel autre), et à l'avant duquel se trouve une lentille qui est masquée au repos, et qui "ouvre sa paupière" à la demande pour laisser passer la lumière qui va former une image sur la surface photosensible. La surface photosensible (le film, le CCD, etc) a besoin d'une certaine quantité de lumière : pas plus, pas moins. Il faudra donc faire en sorte que quand la "paupière" (en fait : l'obturateur) s'ouvre, l'objectif laisse passer juste la lumière dont la surface photosensible a besoin : pas plus, pas moins. Le dosage se fera en jouant sur deux paramètres : l'ouverture du diaphragme (ou "vanne à lumière") et le temps pendant lequel il reste ouvert (temps de pose). Toute la technique photographique, aussi bien ce qui suit que tout ce que vous trouverez dans les livres les plus savants, repose sur ces quelques principes finalement... simplistes. Cette page est réalisée en collaboration franco-belge, grâce à la web-amitié née entre deux "threaders" assidus des Forums NCI du magazine français CHASSEUR d'images. Les textes dûs au clavier du français J.M. SEPULCHRE sont identifiables par la référence au site pictchallenge.com LE DIAPHRAGME : On devrait dire en fait :"Ouverture du diaphragme" mais on dit en langage courant "ouverture" ou "diaphragme", ou, ce qui montre qu'on est expert, en "diaph'" ;-) Le diaphragme est à l'objectif ce que l'iris est à l'oeil : il 'ouvre ou se ferme pour laisser entrer plus ou moins de lumière à la fois. On le définit par le rapport entre son diamètre et la focale de l'objectif, Mais pour la facilité du langage on ne cite que la partie basse de la fraction : pour un objectif de 50mm de focale ouvert à 8 (on devrait dire "ouvert à f:8") l'ouverture du diaphragme fait donc 50mm : 8 = 6,25mm Plus l'ouverture est grande (donc plus le chiffre est petit) : 1) moins il faut de temps pour que le film ait "son content" de lumière (temps de pose court, ou "vitesse + rapide") 2) plus la profondeur de champ est réduite (arrière plan et avant plan plus flous). Et vice-versa Dans la description technique d'un objectif, il est d'usage d'annoncer l'ouverture maximum. Pour un objectif fixe, c'est facile à comprendre : 28mm f:2,8 signifie que l'ouverture maximale est f:2,8. C'est plus "bizarre" pour la description des zooms, puisque figurent DEUX valeurs : p.ex. 70-210mm 3.5-4.5 Cela signifie qu'à la focale la plus courte (70mm), l'ouverture maxi' sera f:3,5 alors qu'à la focale la plus longue elle "tombe" à f:4,5. N.B. Dans un compact-zoom avec maxi-télé, le fabricant n'avoue qu'avec discrétion que son 150 ou son 160 mm ouvre maxi' à f:12 (p.ex.)à la plus longue focale. Aberrant, non? La FOCALE : Même si l'explication optique est plus compliquée que çà, on peut concrètement définir la focale (on devrait dire la "distance focale") comme la hauteur d'un triangle isocèle dont la base a 35mm. (Pour rappel, les professionnels appellent le film 24x36 le "35mm", largeur du film et, à 1mm près, le grand côté d'une image 24x36mm.) Le choix de la focale joue sur : 1) Le cadrage : ( une longue focale offre un cadrage serré, une courte focale offre un cadrage large)
2 2) La perspective : (longue focale = perspective écrasée donnant plus de "densité" au sujet, courte focale = perspective étirée, donnant plus d'"air" au sujet) 3) La profondeur de champ : (longue focale = faible PdC, courte focale = grande PdC. En photographie argentique 24x36mm la focale "normale" est de 50mm : elle ne "rapproche" ni n'"éloigne" pas le sujet. En 6x6 elle est de 80mm. En effet, tout dépend de la base du triangle isocèle (qui est liée au format du négatif), et si le format du "capteur photosensible" (en argentique : la pellicule) change, il faut aussi changer sa hauteur pour maintenir le même angle. Si ni l'une ni l'autre ne rapproche ni n'éloigne plus que l'autre, l'image 24x36mm réalisée avec une focale de 50mm donnera une profondeur de champ plus grande que celle d'une image 6x6cm réalisée avec une focale de 80mm (voir ci-dessus : plus la focale augmente, plus la profondeur de champ diminue). En photographie numérique, elle est moindre, parce que le capteur (qui joue le rôle de la pellicule) est plus petit, mais les principes ci-dessous restent les mêmes. Grâce ou à cause (ça dépend des sujets) de ces focales plus courtes, la profondeur de champ augmente de manière spectaculaire, ce qui ravit les fana' de macrophotographie. La MESURE de la DISTANCE : Vers la fin des années 70, l autofocus a fait son apparition dans les appareils compacts au point d en équiper rapidement la quasi-totalité : au milieu des années 80, ce fut le tour des reflex. Dans les programmes desquels toutefois certains fabricants proposent encore des appareils non-autofocus. Le mot anglais «autofocus» signifie «mise au point automatique de la netteté». Quand cette mise au point est manuelle, l opérateur est généralement aidé par un télémètre. Dans les appareils non-reflex (que l on appelait jadis les appareils «à viseur» et aujourd hui les appareils... «à télémètre» (pourquoi pas, après tout?), c est facile à décrire. Il s agit d un dispositif optique dérivé de celui longtemps utilisé dans l artillerie : deux capteurs optique «observent» le sujet. Lorsque celui-ci n est plus dédoublé, il «suffit» (?) de mesurer l angle qu ils forment pour déterminer la hauteur du triangle isocèle imaginaire qui a pour angles les deux capteurs et le sujet (voir schéma ci-contre). L appareil à télémètre le plus connu aujourd hui est le Leica. Dans les appareils reflex non autofocus, le télémètre peut se présenter soit sous forme d une surface de «microprismes» (l image scintille aussi longtemps que la mise au point n est pas correcte), soit sous la forme d un «stigmomètre» (appelé aussi «télémètre à champ coupé) : les lignes visées sont brisées tant que la mise au point n est pas correcte. Certains appareils combinent les deux : une couronne de microprismes entour la pastille du stigmomètres. Aujourd hui, la mise au point de la distance est automatisée : le mot franglais «AUTOFOCUS» est sur toutes les lèvres du monde entier. Dans les appareils compacts, deux systèmes existent : 1) L autofocus «actif» : l appareil émet un rayon infra-rouge et, tout comme la chauve-souris et son sonar, calcule le temps mis par le rayon pour revenir après avoir «rebondi» sur le sujet. Il va de soi qu au-delà d une certaine distance, ce système devient inopérant : l appareil considère alors que le sujet est à l infini... Il est tout aussi évident que s il y a une vitre entre l appareil et le sujet, le rayon infra-rouge rebondira sur la vitre faussant la mesure : c est pourquoi les appareils qui en sont équipés ont généralement une position «paysage» qui neutralise l AF et règle la mise au point sur l infini. 2) L autofocus «passif» : à l aide d un dispositif se rapprochant du télémètre des non-reflex, mais travaillant de manière optoélectronique, l appareil analyse des contrastes du sujets et recompose virtuellement l image suivant le même principe. Dans les appareils reflex, l autofocus est de type passif. Et généralement débrayable, car dans certains cas (surtout en macro, mais pas seulement), on gagne du temps à travailler en «manual focus». La PROFONDEUR DE CHAMP : La profondeur de champ, c'est-à-dire la zone de netteté s'entendant à l'avant et à l'arrière du sujet, dépend : 1) de l'ouverture du diaphragme : plus le diaphragme est ouvert plus la profondeur de champ est réduite, et vice versa 2) de la focale de l'objectif : plus la focale est longue plus la profondeur de champ est réduite, et viceversa 3) de la distance appareil-sujet : plus le sujet est éloigné plus la profondeur de champ est grande, et viceversa. Elle est deux fois plus étendue à l'arrière qu'à l'avant du sujet.
La MESURE DE L'EXPOSITION Pour qu'une photo ne soit ni trop claire, ni trop sombre, il est indispensable que le film reçoive exactement la quantité de lumière dont il a besoin : pas plus (ou il y a "surexposition"), pas moins (ou il y a "sous-exposition"). Le dosage de la lumière se fait en mesurant la lumière qui éclaire le sujet photographié (lumière solaire, lumière "flash", lumière ambiante, etc), compte tenu de la SENSIBILITE du film (son "coefficient de buvardage" de la lumière, exprimée aujourd'hui en ISO, hier en ASA ou en DIN, avant-hier en degrés Schneider, etc). Une fois cette mesure faite, on va rechercher le meilleur équilibre possible entre le TEMPS pendant lequel l'obturateur laissera passer la lumière ("temps de pose" ou "vitesse d'obturation", souvent abrégé en "vitesse") et la grandeur de l'ouverture de l'orifice à travers lequel la lumière va passer, à savoir le diaphragme (on parlera donc d'"ouverture du diaphragme" souvent raccourci en "diaph'"). Si on choisit une ouverture plus grande, on devra choisir un temps d'exposition plus court, et vice-versa. On peut en effet comparer çà à la situation de quelqu'un qui doit vider dans un entonnoir le contenu d'un récipient : plus l'entonnoir (le "diaph'") est étroit plus il faudra longtemps (le "temps de pose") pour que le liquide s'écoule. Tout se résume en divers COMPROMIS : 1) ce qu'on gagne en ouverture, on le perd en vitesse. 2) si on expose trop, les parties sombres y gagnent, les parties claires y perdent, et vice-versa CHOIX VITESSE/DIAPHRAGME : Photo d'action : une vitesse rapide figera le sujet, une vitesse lente peut accentuer la "sensation" de déplacement. Photo de portrait : on choisira généralement une grande ouverture qui diminue la profondeur de champ, permettant au visage de se détacher net d'un arrière-plan flou Photo de paysage : on fermera le diaphragme pour élargir la profondeur de champ Photo de gros plan (sauf portrait) : comme en paysage, on fermera le diaphragme pour élargir la profondeur de champ BIEN EXPOSER : Les appareils photographiques actuels ont en général un posemètre (ou "cellule d'exposition", en abrégé "cellule") incorporé qui prend en charge la mesure de lumière, en tenant compte éventuellement des instructions imposées par le photographe (choix de la vitesse ou de l'ouverture). La "cellule" peut mesurer la lumière de différentes manières, réparties en trois grands groupes : MESURE PONDEREE : il s'agit d'une moyenne de l'ensemble de l'image, en privilégiant les zones statistiquement considérées comme prioritaires. MESURE MULTIZONE, ou "MATRICIELLE" : la cellule mesure séparément un certain nombre de points de l'image. Au départ de cette "analyse" le cerveau électronique de l'appareil fait une "synthèse" qui tient compte de situations-types que le fabricant a mis dans la mémoire de l'appareil (des "algorithmes"). Le site http://www.pictchallenge.com contient des informations détaillées sur ce mode de mesure. MESURE SPOT : la cellule mesure une zone très limitée du sujet, correspondant au repère AF au centre du viseur. Cela permet au photographe, soit de calibrer l'exposition en fonction d'un élément prioritaire, éclairé très différemment du reste de l'image, soit de faire lui même le travail que l'appareil fait tout seul en mesure matricielle. Le site http://www.pictchallenge.com contient des informations détaillées sur ce mode de mesure. LA MACHINE NE REMPLACERA JAMAIS L'HOMME : si élaborés soient les systèmes automatiques de mesure d'exposition, ils diminueront fortement le risque de "loupé", mais un photographe averti aura toujours intérêt à y apporter sa touche personnelle parce que cette petite "bombe informatique" qu'est l'appareil photographique (argentique ou numérique), ne sera jamais qu'un exécutant qui fait son boulot de son mieux. Celle ou celui qui maîtrise à fond l'art d'écrire avec la lumière (photo-graphier) saura par expérience quand et comment affiner la mesure de l'exposition. Ecrire étant à prendre dans un sens très large, qui englobe les notions de dessiner, de peindre, bref d'illustrer, d'exprimer par l'image. 3 Yves DETON - CHARLEROI Belgique Toute reproduction (même partielle) à des fins commerciales est interdite sans l'autorisation expresse de l'auteur yves.deton@brutele.be
Téléobjectif Un objectif de longue focale est forcément un objectif encombrant du fait de son grand tirage. Il est apparu intéressant d utiliser des objectifs de focale relativement courte et de grandir l image obtenue au moyen d une lentille divergente placée entre le centre de l objectif et le foyer image. Le tirage se trouve ainsi réduit, Il existe diverses combinaisons dans cette formule. Une combinaison assez récente est la possibilité de mettre le groupe divergent en addition d un objectif normal, avec une monture séparée, tout en conservant le tirage originel. C est le principe des doubleurs et tripleurs de focale (si vous le désirez, j ai quelques documents intéressants dans ce domaine) d autres par les multiplieurs focaux.ont l immense avantage d être très économiques On peut citer également les systèmes afocaux, ou compléments optiques, dans lesquels on utilise une combinaison de lentilles de type téléobjectif, dont les rayons émergents sont parallèles, ce qui implique que l image formée se trouve rejetée à l infini. Une telle image peut d ailleurs être reprise par un objectif normal calé sur l infini.
Grands-angles De même, un objectif grand-angle aura par définition une focale plus courte que la normale, et son tirage devrait être très court, ce qui peut être un inconvénient grave dans certains cas, par exemple pour les appareils reflex, le très court tirage interdisant le passage du miroir. Par ailleurs, les angles d émergence, étant importants, sont à la source de nombreuses aberrations. On peut considérer qu un téléobjectif inversé se comporte du point de vue de l angle de champ comme un grand angulaire, avec l avantage d un tirage correspondant à celui de l objectif normal qui lui sert de base. C est la for mule Retrofocus, qui conduit à des objectifs grand- angle de grande ouverture et d excellente qualité. Là encore, il est possible d utiliser des systèmes afocaux en complément optique d un objectif normal Hypercinor, Rollei Mutar).
La profondeur de champ est définie par la relation suivante. p = 2a'D N f ' a est la taille d un grain du récepteur, c est quelques micromètres. D est la distance de mise au point N est le nombre d ouverture f est la distance focale de l objectif (celle utilisée au moment de la photo et non pas la focale moyenne marquée sur la monture de celui-ci). Remarque : La mise au point est d autant plus aisée que la profondeur de champ est grande. Or, la profondeur de champ augmente si : La distance de mise au point est grande (visée un objet éloigné), Si N augmente (N augmente veut dire que l on diaphragme, or cela veut dire qu il faut beaucoup de clarté N=f /O avec O diamètre de la pupille d entrée. On remarque également que la profondeur de champ est inversement proportionnel à la distance focale. Autrement dit, pour un débutant en photographie, il est préférable de choisir un jour de beau temps, de photographier un objet lointain (paysage par exemple) et d utiliser un objectif grand angulaire ou normal (28 ou 50 mm) Il est vivement déconseillé de commencer son apprentissage par un téléobjectif de 300mm. Lors d une mise au point sur l infini, L image d un point A ponctuel (par ex) n aura pas une image A ponctuelle sur le film si celui-ci n est pas exactement sur le plan focale image. Si l on souhaite obtenir une image nette, il faut placé le film en F (plan focale image). En dehors de celui-ci, l image apparaîtra comme une tache (minuscule certes mais tout de même non ponctuelle). La taille de cette tache augmente si l image s éloigne du foyer image. Comme il est absolument IMPOSSIBLE de prendre une photo dont tous les points seraient situés sur le même plan (cela coule de source, nous vivons dans un monde en trois dimensions et non pas sur un poster). On défini alors une tolérance de netteté. L
Si la mise au point est faite sur l infini (D devient infiniment grand). La plaque photo se trouve dans le plan focale image normal (sans action du zoom) de l objectif. On ne peut alors plus parler de profondeur de champ. Les objets situés à une distance de l objectif suffisamment grande (supérieur à Do) donneront des images d une netteté acceptable. Do est appelée distance hyperfocale tanu = O 2Do = a' Of ' Do = 2 f ' a' Or O 1 f ' = N Donc f '? Do = N. a' La mise au point est plus aisée si Do est petit or Do diminue si f est petit (objectif de courte focale) ou si N est grand (si on diaphragme) beau temps Par exemple : Calculer la distance hyperfocale d un objectif «normal» f =50mm avec un film de sensibilité a =10.10-6 m et un nombre d ouverture de 11 f ' Do = N a' = (50.10 3 ) = 23m 6 11 10 10
Un des systèmes de mise au point automatique principalement utilisé est le télémètre. En effet, pour avoir un cliché net, il faut connaître avec la meilleure précision possible la distance de mise au point ; afin de déterminer le position du film par rapport à l objectif. Le télémètre utilise le principe de la parallaxe. Il existe une relation entre la distance de mise au point et l angle nécessaire pour que les deux axes optiques des deux viseurs du télémètre se rencontrent en ce point. Si ces axes sont parallèles, la distance est infinie. Si par contre il existe un angle (noté _) entre les deux axes optiques, il existe donc une distance d (voir schéma) entre les deux viseurs. Je ne démontrerai pas cette relation que nous admettrons : D = dtan(π β) = dcot gβ Dans la pratique, cela ne se passe pas exactement comme cela. En réalité, on superpose les deux rayons incidents à l aide d un miroir incliné qui renvoi le rayon dans une surface semi réfléchissante ce rayon est ensuite envoyé dans un oculaire unique ou un prisme de mélange L angle de correction est obtenu en faisant pivoter le miroir d un angle de 2 β.
Champ d un instrument : C est la portion d espace visible à travers l instrument. Elle correspond donc à un volume. Elle peut être décomposée en deux parties : le champ en profondeur (ou axial) le champ en largeur. 1. Champ en profondeur La profondeur de champ est la distance (axiale) correspondant à la distance BC si la mise au point est faite sur le plan A. Elle est définie à partir des caractéristiques de la surface réceptive. En effet, elle correspond à une tolérance de netteté. Il suffit que l image A d un point A situé sur le plan de mise au point ne dépasse pas la taille d un grain de la surface réceptive. Remarque : En argentique la taille des grains est proportionnelle au nombre de ASA (norme allemande) ou ISO (norme américaine). Cette valeur correspond au nombre de grain par unité de surface. La correspondance entre ces normes s effectue par un calcul logarithmique. 1. Champ angulaire Le champ varie en sens inverse de la distance focale. Plus concrètement, L image (la photo sera plus complète si elle à été prise avec un objectif courte focale (grand angle ou grand angulaire) qu avec un objectif longue focale (téléobjectif). L angle de champ d un objectif désigne l angle au sommet du cône utilisable par l objectif c est-àdire dont les images ne sont pas déformées. Pour mémoire, l angle de champ d un œil normal (emmétrope) est d environ 50 (œil fixe) ; c est pour cette raison que les objectifs dits normaux ont une distance focale de 50mm, car ils n éloignent ni ne rapprochent les objets.
Pour explication (destinée à ceux qui o possèdent quelques bases en optique géométrique) : Le rayon incident (gris clair) et son émergent conjugué (gris clair également) sont parallèle car dans un système qui se trouve dans l air, les point principaux H et H et les points nodaux N et N sont confondus. Si quelqu un est intéressé par des explications approfondies il n a cas m écrire à l adresse mail suivante : tony1731@oreka.com je me ferais un plaisir de lui répondre.
DES DINES ET DES ZIZOS... Comment choisir la sensibilité d'un film? La question : Débutant en photo, j'ai toujours un peu de mal lors du choix de la sensibilité de la pellicule. Je sais grosso modo que plus on va vers un environnement "sombre", plus on augmente la rapidité (je crois? :-) du film: 200 400 800 etc... Mais pour me faire une idée concrète que va t-il se passer si par une journée assez ensoleillée, dans Paris par ex, j'utilise à vitesse et ouverture égales des films de 100, 200, 400 et 800 iso (pour la même photo admettons...). Comment les différences se traduiront-elles sur ma photo? A l'inverse que va t-il se passer si je prends des clichés en 100 iso avec ciel couvert sans grande luminosité? Merci bcp pour tes réponses La réponse : Deux aspects : 1) LORS DE LA PRISE DE VUE : plus tu montes en sensibilité (400, 800, 1600, 3200), plus tu peux travailler soit avec un temps de pose court (pour les photos de sport p.ex.) soit avec un diaphragme fermé pour gagner de la profondeur de champ (macro, paysage, p.ex). 2) LE RÉSULTAT : plus tu montes en sensibilité, plus les grains qui composent l'image (les "pixels" argentiques en somme) deviennent apparents. Il faut toutefois souligner qu'en négatif couleurs, la technologie a tellement évolué qu'un film de 1600 ISO d'aujourd'hui a un grain plus fin qu'un 100 ISO d'il y a vingt ou trente ans. Par contre, en diapo c'est très perceptible. En noir-et-blanc aussi, mais de façon moins gênante sur le plan esthétique. Si tu utilises un 100 ISO avec un ciel couvert sans luminosité, pas de problème avec un trépied s'il s'agit d'un sujet immobile, puisque tu peux choisir un temps de pose même très lent sans risque de flou-bougé, mais à main levée, tu seras vite dans des conditions inconfortables : ouverture maxi, temps de pose lents. Bonne chance.