Connaitre la technique photo pour savoir pratiquer

RSS Technique & bases photo

Technique & bases photo


LA TECHNIQUE DE L'APPAREIL PHOTO


    On sait que l'appareil photographique est une chambre noire où se forme une image circulaire inversée, située à la base du cône lumineux qui a son sommet à la lentille (fig. 1). En pratique, on inscrit dans l'image circulaire un rectangle ou un carré de dimensions standardisées (4 X 4, 6 X 6, 6 X 9, etc.) et l'on ne se contente pas d'une seule lentille, on en utilise plusieurs, composant un objectif qui précise l'image et la rend plus fidèle.


Formation de l'image en chambre noire


    Les lentilles présentent en effet de graves défauts, des aberrations (aberrations de sphéricité, courbure de champ, astigmatisme, chromatisme, distorsion) qu'il faut corriger en combinant des verres de forme et de composition différentes (objectifs rectilinéaires, achromatiques, anastigmats) et en modifiant le diamètre d'ouverture à l'aide du diaphragme.


    Parmi les objectifs les plus célèbres et de la meilleure facture, notons seulement les tripolans à trois lentilles, très répandus, les Tessar, à quatre lentilles, de netteté parfaite, pour appareils de valeur ; les objectifs à grande luminosité qui ont de cinq à huit lentilles. La firme de fabrication d'objectifs haut de gamme Angénieux http://www.angenieux.com/ a su pallier à ces inconvénients.
Rayons lumineux venant de l'infini    Fig. 2 a. — Les rayons lumineux venant de l'infini traversent la lentille L et convergent au foyer F ; la distance LF est la focale f. L'image I d'un objet O situé à l'infini se forme au foyer.


    Quelle que soit sa complexité, l'objectif se comporte d'ordinaire comme une lentille qui (dans les limites, du moins, de l'image photographique normale) fait converger au plan focal perpendiculaire à l'axe de la lentille, les rayons venant de l'infini. En particulier les rayons parallèles à l'axe convergent sur l'axe en un point du plan focal appelé foyer. Pratiquement en photographie on confond les termes de foyer et de plan focal. Pour former une image nette d'un objet situé à l'infini, il faut placer l'écran (la plaque sensible) au foyer de l'objectif ; la distance foyer-objectif est la distance focale qu'on appelle par abréviation " la focale " (fig. 2 a).
L'image se forme à l'infini    Fig. 2 b. — Si l'objet est en F1 à une distance de L égale à la focale, l'image se forme a l'infini. 


    Si l'objet à photographier, venant de l'infini, se rapproche de l'objectif, l'image s'éloigne du foyer et grandit jusqu'au moment où, l'objet arrivant à une distance égale à la focale, l'image devient insaisissable, parce qu'elle se forme à l'infini (fig. 2 b).


    Si, en cours de route, on arrête l'objet à une distance double de la focale, on voit se former une image symétrique de l'objet et de mêmes dimensions que lui (fig. 2 c).
Image symétrique à l'objet
    Fig. 2 c. — Si l'objet est en F3 à une distance de L double de la focale (p = 2f), l'image qui se forme en F4 est symétrique de O par rapport à la lentille.




   La focale de l'objectif est l'une de ses caractéristiques essentielles. On dit qu'elle est normale quand elle est égale ou légèrement supérieure à la diagonale du cliché employé (pour un cliché 6 X 9, on a : diagonale 10,5, focale normale 10,5 ou 11. Elle permet de calculer très exactement le coefficient de réduction ou d'agrandissement ; c'est d'elle aussi que dépendent la délimitation du sujet, la mise au point et le calcul du temps de pose. Nous analyserons rapidement ces trois opérations.



* * *


    Les limites du sujet photographié sont déterminées par l'angle de champ (fig. I), angle au sommet du cône lumineux qui pénètre dans la chambre noire. Cet angle varie donc avec le rapport du diamètre de base sur la hauteur du cône lumineux et d'un objectif à l'autre ; et si l'on observe d'un même point, un même paysage, avec plusieurs objectifs d'angles différents, on constate aisément que plus l'angle est aigu, plus petite est la portion de paysage saisie par l'objectif.


    Mais l'angle de champ peut être le même pour des objectifs très différents ; le viseur d'un appareil compact d'amateur se comporte comme un appareil photographique miniature, de focale très courte. Or on a la même image dans l'appareil et son viseur (l'une lilliputienne) et le même angle de champ. Aussi le viseur permet-il de cadrer.
Délimitations du sujet


Le téléobjectif    L'angle de champ varie avec la focale et le format.

I. Courte focale (Inférieure à la diagonale du cliché) : grand angle ;

II. Focale normale  : même distance de l'objet qu'en I ; l'image est de même format mais de champ plus réduit ;

III. Focale normale (la même qu'en II) : même format qu'en I et II ; Pour que le champ soit le même qu'en I, il faut éloigner appareil de l'objet ; la perspective n'est plus la même ;

IV. Focale normale comme en  II, mais plus longue (cliché plus grand) : même distance de l'objet et même champ qu'en II. Les limites et la disposition (perspective) du sujet sont les mêmes, mais l'image est plus grande ;

V. Très longue focale (très supérieure à la diagonale du cliché) : même format qu'en I, II et III ; très petit angle de champ. Photographie d'un détail à grande échelle. Téléobjectif.


    D'une manière plus générale, la figure ci-dessus (fig. 3) montre comment l'angle de champ varie avec la focale et le format quand on observe un même paysage à diverses distances et avec divers objectifs.


    Pour la photographie de petits sujets à grande distance (petit angle de champ), on doit utiliser des objectifs à très longue focale, à chambre noire très longue, ou, comme on dit, à très long tirage ; aussi construit-on des " téléobjectifs " munis de lentilles divergentes qui donnent des résultats analogues en permettant de raccourcir le tirage. D'énormes téléobjectifs photographient à grande échelle à 50 km de distance.


    Ainsi, de deux appareils donnant des clichés de même format, celui qui a le plus grand angle de champ a le plus court tirage. Dans un seul appareil, l'angle de champ est maximum quand le tirage est minimum, quand le cliché se trouve donc au foyer.


    Nous avons vu que l'image reçue au foyer est celle des objets situés à l'infini, or, au delà d'une certaine distance (30 à 50 m.) qu'on appelle hyper-focale (1), les rayons lumineux issus d'un même point peuvent être considérés comme parallèles, et l'objet comme étant à l'infini (fig. 4) ; ainsi la plaque située au foyer reçoit l'image d'un sujet dont les limites sont définies latéralement par l'angle de champ maximum, en arrière par la limite de visibilité (2) et en avant par l'hyperfocale ; le sujet s'inscrit alors dans un tronc de cône ou pratiquement dans un tronc de pyramide (fig. 4), à l'intérieur duquel il est net (3). Si l'on éloigne la plaque du foyer, la zone de netteté du sujet s'étend vers l'objectif, en même temps que l'Angle de champ diminue, et, quand la plaque arrive à un certain point (en 2 sur la figure), on obtient une image nette des objets situés entre l'infini jusqu'à une quinzaine de mètres, c'est-à-dire la moitié de l'hyperfocale, l'appareil est alors mis au point sur l'hyperfocale. Pour mettre au point sur un objet plus rapproché, il faut continuer à éloigner la plaque du foyer ; l'image des objets situés à l'infini se brouille alors, si l'on ne diminue, à l'aide du diaphragme, l'ouverture de l'objectif: en diaphragmant, on rapproche l'hyperfocale.

    D'une manière plus générale, en diaphragmant, on obtient une image nette d'une certaine zone en avant et en arrière de l'objet. La zone totale de netteté caractérise la
 profondeur de champ ; celle-ci est d'autant plus grande que la focale est plus petite.


(1) L'hyperfocale est située à environ deux mille fois le diamètre d'ouverture, ou à l'endroit d'où l'objectif réduit à son ouverture apparaît comme un point.


(2) Cette limite peut être reculée par l'emploi d'écrans colorés et d'émulsions sensibles à l'infra-rouge.


(3) La netteté est fonction du pouvoir séparateur de l'œil : un œil normal ne peut séparer deux points distants entre eux de 1/10 de mm à une distance de 200 mm.
Mise au point et angle de champ


I. Objectif à sa plus grande ouverture. Mise au point sur l'infini. L'image se forme en I au foyer. L'angle de champ est maximum. Les objets situés entre les plans I et II (hyperfocale) sont nets ;


II. Objectif à sa plus grande ouverture. Mise au point sur l'hyper-focale. L'image se forme en 2, au delà du foyer. L'angle de champ diminue. Les objets situés entre le plan I et la moitié de l'hyperfocale sont nets ;


III. Si les objets sont situés les uns loin, les autres près, on met au point sur l'un d'eux (pour avoir le meilleur angle de champ) et l'on diminue le diaphragme, pour rapprocher l'hyperfocale et augmenter ainsi la profondeur de champ.


    Ne pas la confondre avec la profondeur de foyer, définie par les limites dans lesquelles on peut déplacer la plaque par rapport à l'objectif, sans nuire à la netteté de l'image.


   Il reste à fixer le temps de pose. C'est l'une des subtilités de la photographie ; le temps de pose dépend de quantités de facteurs : nature et intensité de la lumière, couleur, éloignement et rapidité de mouvement du sujet, composition de la surface sensible, tirage, diamètre de l'objectif.


    Si le diamètre d'ouverture de l'objectif est la 1/2, le 1/4, le 1/8 de la distance focale F, on dit qu'il est ouvert à F/2, F/4, F/8 (ouverture utile) ou 1/2, 1/4, 1/8 (ouverture relative) ou par abréviation 2, 4, 8 (chiffres gravés autour de l'objectif). L'éclairement de l'image est d'autant plus grand que la focale est plus courte et que l'objectif est plus ouvert. Pour un objectif de focale déterminée, il varie comme la surface d'ouverture du diaphragme : il double quand cette surface double, c'est-à-dire quand le diamètre est multiplié par v/2, soit 1,4. Les diaphragmes sont gradués de telle sorte (1 ; — 1,4 ; — 2 ; — 2,8 ; — 4 ; — 5,6 ; — 8, etc.) qu'en passant d'un chiffre à l'autre dans ce sens l'éclairement diminue de moitié.


    Quand les rapports F/3, F/15, etc., expriment la luminosité qui caractérise un objectif, ils indiquent que le diamètre maximum d'ouverture est le 1/3, le 1/15 de la focale. Des objectifs très lumineux de F/1 par exemple iont très coûteux.


    Il est rare qu'on puisse se passer de diaphragmer pour mettre au point ou corriger les aberrations des lentilles. En diaphragmant, on diminue l'éclairement et on augmente le temps de pose, que les numéros du diaphragme permettent de calculer facilement.


Appareil photo bon marché

    Les nécessités de l'instantané ont appelé la fabrication d'obturateurs mécaniques de plus en plus rapides, placés soit tout près de l'objectif, soit entre deux lentilles, soit tout près de la surface sensible ou du capteur (obturateurs à rideaux ou à lamelles).


   Les différentes méthodes adoptées par les constructeurs pour délimiter le champ du sujet, pour mettre l'image au point et impressionner la surface sensible ou le capteur ont influé grandement sur la forme même des appareils.


    Les appareils argentiques à très bon marché (Lomo ou appareils photo jetables) (fig. 5) sont des boîtes de carton, bois, plastique ou métal rigides ; la distance de l'image à l'objectif est réglée une fois pour toutes sur l'hyperfocale, mais on peut rapprocher la zone de netteté à l'aide du diaphragme (si l'appareil en dispose). On délimite le sujet grâce au viseur V.
Appareil photo à soufflet    Les professionnels jusqu'au milieu du XXème siècle utilisaient couramment l'appareil à soufflet monté sur une longue tablette coulissante (fig. 6) ; un châssis de bois L porte l'objectif, un autre V la plaque sensible ou le verre dépoli permettant à la fois de cadrer l'image et de la mettre au point.
Appareil photo amateurAppareil photo reflex
    Tout autre est la conception des appareils d'amateurs actuels (fig. 7) qui n'ont évidement plus guère de soufflet. Le réglage de la distance image-objectif, quand il est possible, se fait au jugé et d'une manière assez approximative ou par auto-focus ; il n'y a généralement pas de verre dépoli, mais un petit viseur, soit optique, soit par un écran-display.

    La formule la plus heureuse est celle qui allie les avantages du verre dépoli et ceux du petit format. C'est la formule réflex (fig. 8). L'appareil, de format réduit, n'a pas de soufflet déformable comme aux premiers temps de la photographie ; on met l'image au point en réglant la planchette (L) qui porte deux objectifs identiques (V et P), et qui peut se 
déplacer par glissement d'arrière en avant.

    Deux images identiques se forment simultanément à travers les objectifs (P et V), l'une en I (quand l'obturateur est ouvert), l'autre en M sur un miroir incliné qui la renvoie en I' sur un verre dépoli, protégé par une petite chambre noire escamotable. Seul l'objectif P est muni d'un diaphragme et d'un obturateur.
Appareil photo reflex mono-objectif



    Mais il faut deux objectifs identiques ; or, ce qui fait la qualité et le prix de l'appareil c'est la valeur de l'objectif ; pour limiter la dépense et l'encombrement, d'autres constructeurs avaient renoncé aux bienfaits du verre dépoli qu'ils avaient remplacé par un viseur
V (fig. 9) et un télémètre T couplé avec l'objectif, ce dernier se déplaçant d'arrière en avant sur une monture hélicoïdale. C'est le cas du Leica, du Foca (appareils photo argentiques), qui utilisaient le film de cinéma.

    Ces deux derniers types d'appareils de petit format convenaient à la fois à l'amateur et au professionnel ; la haute précision optique et mécanique, la multitude et le perfectionnement des accessoires en faisaient de très utiles auxiliaires des sciences.

    Ces prototypes avaient donné naissance à des modèles variés : l'un des plus complets est le Polaroid qui combine sous un très petit volume l'appareil, la lampe-éclair et même un minuscule laboratoire d'où l'on extrait une épreuve positive moins de deux minutes après la prise de vue. 

    L'appareil photographique a pris les aspects les plus opposés. Son histoire n'est pas seulement celle de son rapetissement. Il existe aussi des appareils dont la chambre noire est une véritable pièce ; c'est le cas de ces appareils complexes qui servent à reproduire avec la plus extrême précision des documents de grand format (fig. 10).

Chambre noire en pièce    En A, le document fixé sur le porte-modèle mobile P, éclairé par les lampes L ; en B, l'objectif fixé dans la cloison ; en C, dans la chambre noire, le porte-plaque mobile, automatiquement mis au point sur le porte-modèle dont il est solidaire.

    On   peut   même   imaginer   un   appareil   grand comme une salle de cinéma, chambre noire s'il en fut, dont les dimensions ne seraient limitées que par les lois de l'architecture ; il suffirait de remplacer l'écran par une surface sensible pour transformer la salle en un gigantesque appareil de prise de vue ou d'agrandissement. Inversement, si l'on remplaçait l'écran par un dessin violemment éclairé, on recevrait une image très réduite, à la place du film ou du capteur, dans l'appareil à projection devenu, par le seul fait de son obscurité, une minuscule chambre noire (retour inverse des rayons).

    Ces remarques nous permettent de noter au passage les liens qui existent entre la formation de l'image, sa projection, son agrandissement ou sa réduction à l'aide d'un même appareil photographique.

    Supposons un appareil muni d'une grande chambre noire à soufflet très extensible (à long tirage). Les trois schémas (fig. 11) montrent comment il peut servir à fixer sur une petite surface sensible l'image d'un sujet de grandes dimensions, ou inversement à prendre sur un capteur de grande dimension l'image d'un petit sujet (macrophotographie), et comment il devient appareil agrandisseur ou lanterne à projection.

    Mais la photographie ne consiste pas seulement à former une image nette dans une chambre noire, ou à la projeter sur un écran, il s'agit essentiellement de la capter sur une surface sensible pour pouvoir obtenir un cliché et une épreuve.
Divers emplois d'un même appareil
    L'objectif L composé des lentilles a, b, c, est le même dans les trois cas ; et les distances AB — L et CD — L sont constantes.



 



     II. Macrophotographie : le sujet (très petit) est en CD, l'Image se forme en AB ; l'objectif est retourné, la lentille e est tournée vers le sujet ;


     III. Agrandissement ou projection: l'appareil est dans la même position qu'en I, mais la source lumineuse éclaire le sujet-image transparent CD. Si c'est un négatif (dans le cas du traitement argentique), l'ensemble fonctionne comme un appareil d'agrandissement, si c'est un positif (image ou diapositive) l'ensemble fonctionne comme un appareil de projection (lanterne magique ou cinéma).

    Quand on a choisi sa sensibilité et qu'on a évalué à l'aide du posemètre (oculaire ou à cellule photo-électrique) la quantité de lumière réfléchie par le sujet, on peut en déduire l'ouverture du diaphragme et la vitesse d'obturation.


    Mais, en dépit de ces perfectionnements, l'opérateur risque d'autant plus de se tromper dans la détermination du temps de pose que la sensibilité est plus grande et que l'instantané est plus bref; comment apprécier en effet toutes les nuances qui séparent le l/20e de seconde du 1/1.000e de seconde, qu'il contient pourtant 50 fois ?


    Le professionnel ou l’amateur averti et passionné acquiert dans ce domaine une grande finesse de jugement, et il parvient à compenser par un post-traitement judicieux les erreurs qu'il a pu commettre ; mais les différentes vues qui se succèdent sur la carte mémoire de l'amateur ont bien des chances de présenter de dangereuses inégalités : les clichés surexposés sont presque transparents, les autres au contraire trop sombres.


    La prise de vues et le stockage ne sont que des étapes transitoires ; il faut obtenir une bonne image finale. Les logiciels de retouche (Photoshop, Photofiltre, Raw Therapee…) sont d’une aide précieuse et indispensable pour rattraper et améliorer les clichés « bruts de capteur ».