Calculs, Optique et Physique
Le coin des matheux:
Ce que nous appelons "réussir une photo", n'est autre que la mise en application des lois de la physique et de l'optique, très bien maîtrisées depuis la fin du 19ème siècle.
Voici donc en guise de piqûre de rappel les différents calculs illustrés.
Le nombre Guide d'un Flash:
Le nombre guide (exprimé en mètres et parfois en pieds) caractérise la puissance lumineuse d'un flash et permet à l'utilisateur dépourvu de flashmètre de déterminer le diaphragme à appliquer en fonction de la distance flash/sujet et
de la sensibilité du film.
Calcul de l'exposition (APEX):
APEX (acronyme de « Additive system of Photography EXposure ») est une méthode de calcul du temps d'exposition basée sur une mesure en Ev (Exposure value) adoptée par la plupart des posemètres.
Elle utilise une échelle logarithmique facile à manipuler puisque les calculs se limitent à l'addition.
Les Objectifs photo
Partie de l'appareil la plus importante pour la qualité technique de l'image. Il faut donc acquérir des objectifs de très bonne qualité et se limiter au milieu ou bas de gamme pour le boîtier sachant que les boîtiers actuels sont en mesure de résoudre 90% des problèmes rencontrés. Sachant aussi qu'un boîtier sera usé ou dépassé bien plus rapidement que son ou ses objectifs.
C'est pourtant l'inverse que nous pratiquons tous !!
La Distance focale:
Les distances focales, respectivement objet et image, d'un système optique centre convergent ou divergent sont, par définition, les distances algébriques séparant respectivement le plan principal objet H du foyer objet F et le plan principal image H' du foyer image F'. Elles sont souvent notées respectivement f et f'.
La Profondeur de champ:
Très souvent oubliée sur les appareils autofocus dits "évolués", la profondeur de champ est pourtant un paramètre essentiel dans le rendu de l'image.
La profondeur de champ est la distance qui sépare le premier plan net du dernier plan net.
Selon son épaisseur, elle va permettre d'isoler le sujet de l'arrière-plan ou au contraire d'obtenir une netteté impeccable sur l'ensemble de la photo.
La Profondeur de champ, approfondis:
Les différentes formules que nous allons établir reposent sur des hypothèses bien définies mais souvent fort éloignées des situations pratiques, voire impossibles à respecter.
C'est pourquoi nous envisagerons ensuite comment il convient de les utiliser de façon optimale ou même de les modifier pour tenir compte des situations concrètes.
La Profondeur de champ en MacroPhoto
La profondeur de champ en protographie rapprochée et en macro est très courte, souvent même très très courte, diaboliquement courte.
Comme ce sujet suscite de nombreuses questions, essayons de donner les réponses claires à ces questions.
Les bases de la Macrophotographie ou photographie rapprochée
Cette page s'adresse à ceux qui souhaitent s'initier à la pratique de la macrophotographie. Vous trouverez ici les bases à connaître et les différents moyens connus ou méconnus qu'on utilise pour faire de la photographie rapprochée.
1 Quelques rappels sur la mise au point d'un objectif photographique
D'après ce schéma de principe, quand la mise au point est faite sur l'objet AB, l'image A'B' de cet objet à travers l'objectif (ici considéré comme une lentille mince) se forme sur le plan du film. L'objet sera nette sur l'image finale. Maintenant, si l'objet avance vers l'objectif, on a alors deux solutions pour conserver la mise au point sur cet objet : soit on déplace le film (très rare... on a rarement vu le dos d'un appareil photo bouger, à part peut-être chez Contax ;-), soit on déplace la lentille. C'est donc toutes les lentilles ou seulement un groupe de lentilles qui se déplacent à l'intérieur de l'objectif.
Il faut garder en mémoire pour comprendre la suite que pour faire la mise au point sur un objet plus près, il va falloir "sortir" l'objectif, c'est-à-dire que plus l'objet est près, plus la distance entre la dernière lentille et le plan du film est grande. C'est là tout le problème rencontré lorsqu'on veut photographier un objet de près. Quand on pratique la macro, on veut obtenir un grandissement maximal, généralement autour de 1 (le grandissement est le rapport entre la taille de l'image sur le film et la taille de l'objet photographié). En principe, il faut que le sujet mesure sur le film au moins la moitié de ce qu'il mesure dans la réalité pour qu'on puisse vraiment parler de macrophotographie. Avec un objectif normal (c'est-à-dire non macro), à la distance minimale de mise au point, on obtient un grandissement généralement autour de 1/8 (l'image sur le film est 8 fois plus petite que l'objet considéré). Pour obtenir un grandissement supérieur, il faut donc "sortir" davantage l'objectif, ce qui pose des problèmes mécaniques. Les solutions à ce problème sont de deux types : - soit on "sort" artificiellement l'objectif ; - soit on augmente artificiellement la vergence de l'objectif.
2 L'objectif macro
On appelle aussi ce type d'objectif "objectif double-tirage". Un objectif macro a une course d'environ 50 mm, il "sort" davantage qu'un objectif normal. Avec de tels objectifs, on atteint souvent le rapport 1. Ils sont la solution la mieux adaptée à la pratique de la macrophotographie, puisqu'ils sont optimisés pour cet emploi ; leurs qualités optiques se doivent donc d'être excellentes pour des grands rapports d'agrandissement. En général, ces objectifs ont des ouvertures maximales peu importantes : en effet, on manque toujours de profondeur de champ à de grandes ouvertures.
Mais... L'un des inconvénients d'un objectif macro est que lorsqu'on l'utilise pour des grandes distances de mise au point, ses performances sont fortement réduites, puisqu'il n'a pas été fabriqué pour. Certains constructeurs, pour permettre leur utilisation à d'autres distances de mise au point, ont adopté le système de lentilles flottantes pour optimiser les objectifs macro à l'infini. Ce système a été mis au point par Angénieux qui l'appelle alors DEM (Differential Element Movement) : une lentille à l'intérieur de l'objectif se déplace à l'inverse des autres.
Il faut également se méfier de l'appellation "macro" qui est bien souvent employé à tort : on ne se situe dans le domaine de la macro qu'autour d'un grandissement de 1/2, et certains objectifs dits "macro" (dont beaucoup de zooms "macro") n'atteignent pas ces rapports, mais permettent juste de se rapprocher plus qu'un objectif normal. Ne pas oublier l'inconvénient majeur de l'objectif macro : le prix ! Nous allons voir qu'il existe des solutions moins coûteuses pour la pratique de la macro, même si l'objectif macro reste incontournable pour ce qui est de la qualité de l'image finale.
3 Les additifs : bagues-allonge et soufflets
Les bagues-allonge sont des tubes métalliques que l'on place entre l'objectif et le boîtier. On augmente ainsi le tirage de l'objectif, ce qui a pour conséquence de permettre la mise au point sur des sujets plus proches et dont l'image sur la pellicule sera plus grande. L'un des avantages des bagues-allonge est qu'elles ne dégradent pas la qualité de l'objectif, si ce n'est que l'objectif travaille loin de son domaine d'optimisation. Pour éviter ce problème, on utilise parfois des bagues d'inversion, pour retourner l'objectif et ainsi le replacer dans son domaine d'optimisation. Le principal inconvénient est la perte de luminosité due à l'augmentation du tirage. Lorsqu'on effectue un mesure de la lumière non-TTL, il faudra donc prendre en compte ce phénomène. La formule qui suit est utilisable dans tous les cas de figure qu'on peut rencontrer :
N = No / (1-Gy) N est le diaphragme à appliquer No est la valeur de diaphragme donnée par la mesure non-TTL Gy est le grandissement (Gy est négatif)
Les soufflets se placent eux aussi entre l'objectif et le boîtier ; ils sont en fait des bagues-allonge réglables en longueur. Leur défaut majeur par rapport aux bagues-allonge est qu'ils ne transmettent pas les données comme le diaph au boîtier.
4 Lentilles additionnelles ou bonnettes
Une bonnette est en fait une lentille convergente qu'on place à l'avant de l'objectif pour en augmenter la vergence. Ceci a pour conséquence de pouvoir faire la mise au point à des distances plus proches. Pour connaître la distance réelle de mise au point, il existe une formule toute simple, importante à retenir :
1 / MAPréelle = 1 / MAPaffichée - 1 / F'bonnette
F'bonnette est la distance focale de la bonnette.
À savoir également : quand on utilise une bonnette, on ne peut plus faire de mise au point au-delà de la focale de la bonnette. Il nous reste maintenant à débattre sur la qualité optique obtenue avec une bonnette. On dit souvent... que les bonnettes entraînent une trop grande perte de qualité optique pour être intéressantes à utiliser... Et effectivement le résultat est facilement catastrophique si on ne respecte pas les règles de bonne conduite suivantes :
Une bonnette doit être un doublet achromatique, pour éviter les aberrations
Elle doit être traitée multicouches, ou du moins pareillement traitée que l'objectif
Sa vergence doit être inférieure à 3 dioptries ; au-delà on s'expose à l'apparition d'aberrations
Le centre optique de la bonnette doit être sur l'axe optique de l'objectif, sinon on observe des défauts d'astigmatisme
En respectant ces quelques règles, l'utilisation des bonnettes reste intéressante, et surtout économique. Idéalement, on préfère utiliser des bonnettes de la même marque que celle de l'objectif.
5 Objectifs têtes bêches
Cette méthode est assez confidentielle... Le principe est simple et efficace. On place, face à l'objectif monté sur l'appareil, un autre objectif qui devient alors une sorte d'"objectif bonnette". Les deux objectifs sont réglés à une distance de mise au point placée à l'infini. L'objectif bonnette est retournée, il est ainsi utilisé proche de son domaine d'optimisation. Seule restriction : il faut que la pupille d'entrée de l'objectif soit plus petite que la pupille de sortie (ancienne pupille d'entrée) de l'objectif bonnette. Sinon, on observe du vignettage... plus ou moins important. Pour calculer le grandissement obtenu, on utilise cette formule :
GY = F'objectif/F'obj-bonnette
Il ne vous reste plus qu'à sortir vos objectifs et à les essayer un à un...!
Le Cercle de confusion
Les cercles de confusion sont les plus petits points placés l'un à côté de l'autre qu'il est possible de distinguer sur un négatif, ou plus généralement sur le support d'un appareil photographique, le capteur numérique. Le diamètre de ces points a été mesuré sur le négatif dès que les points sont apparus nets et distincts sur le papier. Le diamètre (e) de ces cercles est appelé diamètre de confusion.
L'Hyperfocale:
L'hyperfocale est utilisé par les photographes pour obtenir une profondeur de champ maximum (en paysage par exemple) ou pour simplifier le paramètre « mise au point » au moment de prendre une photo, permettant ainsi de se concentrer sur la scène (en reportage par exemple).
Nous verrons ce qu'est l'hyperfocale, comment elle se calcule puis comment elle est utilisée.
La sensibilité ISO:
En photographie, la sensibilité ISO est l'échelle de mesure de la sensibilité des surfaces sensibles (pellicule en photographie argentique, capteur en photographie numérique).
Elle est définie par la norme ISO 5800:1987
Le Point nodal
Les points nodaux d'un système optique sont deux points de l'axe optique notés N et N', conjugués l'un de l'autre, c'est-à-dire image l'une de l'autre, pour lesquels les angles d'inclinaison des rayons par rapport à l'axe, passant en N et sortant en N' sont identiques. N' est appelé point nodal d'émergence.