1 La camera obscura Le stenopé Le premier sera

La camera obscura
Le stenopé
Le premier sera fait d’une boîte existante métallique, un bidon de plastique, ou
même un tetra brik. Ensuite on peut passer à des choses plus sophistiquées,
minuscule ou gigantesque. Nous verrons que la taille, la forme du sténopé a une
influence sur la taille du négatif, sur l’angle de couverture de la prise de vue.
Le stenopé c’est une boîte qui permet de faire des photos, elle répond donc aux
mêmes impératifs que ceux qui sont nécessaires pour photographier à l’aide d’un
appareil photo.
Son nom premier, camera obscura est plus explicite sur sa nature. Une chambre
obscure, une pièce sombre, noire. Dans un des murs on perce un trou afin que la
lumière pénètre et que constate t on ? Une image est projetée sur le mur
opposé, le paysage extérieur a pénétré dans la pièce par le petit trou et se
retrouve « imprimé » tête bêche sur le mur.
Ce procédé permettra aux peintres d’étudier la perspective et permettra de
travailler l’image imprimée, l’image insolée par les rayons du soleil, que l’on va
s’ingénier à conserver, à dupliquer, à rendre plus nette, plus grande.
Avec l’aide de quelques formules, de quelques plans, nous construirons un
sténopé en déterminerons la focale, la distance de mise au point et le temps de
pose nécessaire pour réaliser des prises de vue.
A la recherche d’une image.
La photographie, tout comme la vision humaine, dépend de la lumière. C’est la
lumière réfléchie par les objets que nous voyons sous forme d’image qui
impressionne notre rétine ou la pellicule sensible. Lorsqu’elle atteint un objet, la
lumière rebondit dans presque toutes les directions à partir des points qui
forment cet objet. C’est pour cette raison qu’il ne suffit pas de placer un morceau
de pellicule sensible en face d’un homme, en espérant obtenir une image. Les
rayons qui se réfléchissent sur le sujet atteindront la pellicule dans un complet
désordre, et le résultat obtenu sera non pas une image, mais une surface
uniformément voilée, floue qui recouvrira toute la pellicule.
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Dans l’image qui suit, nous n’avons repris que quelques rayons lumineux
provenant de deux points du sujet, sa pipe et l’extrémité inférieure de son
manteau ; mais leur distribution au hasard sur la totalité de la pellicule fait bien
comprendre qu’ils ne vont pas produire une image reconnaissable. Les rayons
de la pipe qui vont frapper la pellicule sur toute sa surface ne pourront jamais
créer une image de pipe ; il en est de même pour tous les rayons émis par
l’individu ;
Pour qu’une image se forme, il est indispensable d’interposer devant la pellicule
un dispositif de contrôle de la lumière afin qu’elle ne frappe pas la pellicule dans
le désordre et au hasard sur toute sa surface ; quelque chose en résumé qui
sélectionnera et canalisera les rayons à l’endroit convenable.
Nous allons découvrir comment le tri et l’aiguillage des rayons lumineux peuvent
être réalisé de telle sorte qu’ils forment une image.
Une des solutions : utiliser le sténopé pour doser la lumière.
Bien que tous les rayons lumineux réfléchis par un sujet ne puissent produire
une image sur une surface plane, une sélection attentive des rayons peut donner
ce résultat. Supposons que nous dressions une cloison faisant écran et
comportant un trou de très faible diamètre en son centre, comme sur le dessin cidessous.
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La presque totalité des rayons émanant de chaque point sera arrêtée. Les
quelques rayons qui le franchiront par le trou central passeront directement de
l’objet sur le film et pourront donner une image.
Ainsi les quelques rayons provenant de la pipe de l’homme qui franchiront le trou
de l’écran tomberont tous sur un certain point situé sur la partie inférieure de la
pellicule. A cet endroit de la pellicule se situera l’image de la pipe. De même les
rayons provenant du manteau, des chaussures , de l’oreille, etc… traverseront
l’écran pour aboutir à des points précis sur la pellicule. Ils forment ensemble une
image complète mais qui est inversée et renversée. Tout ce qui se trouvait dans
la partie supérieure du sujet apparaît sur le film comme la partie inférieure de
l’image et tout ce qui se trouvait à la partie inférieure de l’homme apparaît en
haut de l’image. De plus la droite devient la gauche et réciproquement.
La possibilité de reproduire une image à l’aide du sténopé est connue depuis des
milliers d’années et il y a longtemps qu’on l’a appliquée à la « chambre noire »,
pièce obscure dont la seule source de lumière est un petit trou percé dans le
mur. Sur le mur d’en face apparaîtra une image de la scène qui se trouve à
l’extérieur. Cette image sera formée par les rayons qui pénètrent à travers le trou
(sténopé).
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La chambre noire n’est autre chose qu’un appareil photographique primitif de la
taille d’une pièce. Si on réduit ce volume à celui d’une boîte à chaussure, si on
réduit le diamètre du trou à 0,5 mm, et que l’on place une pellicule à l’autre
extrémité, on obtiendra une photographie acceptable.
Examinons l’image ci-dessous. On notera qu’elle est entièrement composée de
petites zones représentées par des cercles minuscules. Ceci provient du fait que
le trou malgré sa faible dimension, laisse passer un grand nombre de rayons
lumineux. Ceux-ci arrivant sous des angles légèrement différents poursuivent
leur chemin à travers le trou dans des directions différentes. Ils s’étalent en
formant un faisceau ; lorsqu’ils atteignent le film, ils couvrent une faible zone
circulaire sur sa surface. Si le trou pratiqué dans l’écran central est élargi, le
faisceau de rayons lumineux arrivant par exemple de la pipe du sujet franchira
l’écran et parvenant sur le film couvrira une circonférence plus large sur celui-ci.
Plus larges seront les cercles, plus ils se confondront avec les cercles contigus,
et plus floue sera l’image. Ces cercles minuscules sont appelés cercle de
confusion.
Il est évident que si l’on veut obtenir des images nettes, les cercles de confusion
doivent être aussi petits que possible. Mais le seul moyen de parvenir à ce but
en utilisant un appareil à sténopé est de se contenter d’un trou central minuscule
qui admet peu de lumière et, par conséquent, qui nécessite une très longue
durée d’exposition. Pour obtenir un temps d’exposition plus rapide en admettant
une plus grande quantité de lumière, il faut utiliser d’autres moyens. C’est le rôle
que va jouer l’objectif.
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Utiliser l’objectif pour doser la lumière.
Il y a quatre cents ans, un noble vénitien du nom de Daniel Barbaro tenta une
expérience intéressante. Il agrandit l’ouverture de sa chambre noire qui avait la
taille d’une véritable chambre, et ajusta dans le trou une lentille convexe qui
provenait des lunettes d’un vieillard presbyte. A sa grande satisfaction, la lentille
projeta des images d’une qualité supérieure à celle que fournissait
précédemment la simple ouverture.
Barbaro avait découvert un nouveau et meilleur procédé pour convertir les
rayons lumineux en image. Avec l’avènement de la photographie, cette
découverte prit toute sa valeur. En effet non seulement les appareils
photographiques à objectifs sont capables de rendre des images plus nettes que
les appareils à sténopé, mais encore ces appareils reçoivent assez de lumière
pour prendre des photographies en une fraction de seconde.
La plupart des objectifs photographiques modernes se composent
essentiellement de lentilles convexes du même type que celle que Barbaro
utilisa.
La lentille convexe, plus épaisse en son milieu que sur les bords peut recevoir un
plus grand nombre de rayons lumineux provenant d’un même point et les
réfracter, c’est-à-dire les courber l’un vers l’autre afin qu’ils convergent vers un
seul point. Ce point de convergence, appelé FOYER, se trouve sur une surface
verticale (théoriquement appelée « plan focal »). Dans un appareil
photographique, un rouleau de pellicule déployé le long de ce plan focal
enregistre une infinité de minuscules images formées par un nombre infini de
rayons convergents qui donnent chacun, sur le plan focal, l’image d’un point du
sujet. C’est l’ensemble de ces points qui reconstitue l’image globale renversée.
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La réfraction des rayons lumineux
Lorsqu’un rayon lumineux passe en oblique d’un milieu moins dense (par
exemple : l’air) à un milieu plus dense (par ex. verre), ce rayon se rapproche de
la perpendiculaire élevée au point d’incidence.
Et
inversement.
Si ce rayon n’est pas monochrome (par ex. lumière blanche), la réfraction est
différente selon la longueur d’onde (couleur) du rayon (effet arc en ciel).
Pour que la réfraction se produise, il faut que la lumière frappe le nouveau milieu
suivant un angle. Si les rayons arrivent perpendiculairement, comme c’est le cas
pour le premier bloc de plastique situé à gauche ci-dessus, les rayons traversent
ce milieu sans déviation. Mais si le bloc est incliné suivant un certain angle,
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certains des rayons seront réfléchis tandis que d’autres le traverseront et seront
réfractés vers le bas. Ils reprennent leur direction initiale lorsqu’ils quittent le bloc
et pénètrent de nouveau dans l’air.
Lorsque la lumière frappe des blocs dont la surface est courbe, les règles de la
réfraction sont différentes. Au lieu d’être déviés uniformément, les rayons
obliquent suivant des angles variés que l’on peut calculer : ils se répartissent en
éventail si la surface est concave et ils convergent l’un vers l’autre s’ils traversent
des surfaces convexes, comme celles des objectifs photographiques ordinaires.
Le foyer où les rayons se croisent est le point où se forme l’image réfractée par
l’objectif.
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De la lentille à l’objectif.
La distance focale :
On appelle distance focale ou longueur focale la distance qui, lorsqu’on effectue
la mise au point sur un objet éloigné, autrement dit sur l’infini (toujours désigné
par le signe ∞) sépare le centre optique de l’objectif du centre du verre dépoli ou,
ce qui revient au même du centre de la surface sensible (foyer F).
Cette distance focale, qui est généralement gravée sur la monture de l’objectif,
est exprimée par la lettre f , suivie d’un chiffre qui représente des millimètres.
Exemples :
f = 135, ce qui veut dire : distance focale : 135 mm
f = 75, ‘’
‘’
: 75 mm
Il existe des objectifs allant dans la pratique de 24 mm à 500 mm, du grand angle
au téléobjectif
Une lentille en milieu homogène, comme c’est le cas d’une lentille dans l’air, a
deux foyers situés à égale distance de cette lentille.
Attention à ne pas confondre distance focale et Longueur du Tirage. C’est par la
variation du tirage que s’effectue la mise au point. Le tirage est donc la distance
qui sépare le centre optique du plan de netteté, quelle que soit la distance de
mise au point.
La focale est une constante de l’objectif, le tirage est une variable liée à la mise
au point.
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Réglage de la mise au point :
p = distance de mise au point
p’= tirage
Lorsqu l’objet se trouve à l’infini (p= ∞) la distance lentille-image (tirge p’) égale la
focale (p’=f)
Lorsque l’objet se rapproche de la lentille (distance p), la distance lentille-image
(p’) est supérieure à la focale.
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Lorsque p est égal au double de la focale, p=p’, et l’image a les mêmes
dimensions que l’objet.
Lorsque l’objet se rapproche d’avantage encore de la lentille, p’ est plus grand
que 2 f et l’image est plus grande que l’objet. Ce sont les principes de la macro
photographie, comme, également, le cas de figure, juste au-dessus.
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Lorsque l’objet se trouve à égale distance f de la lentille (p=f) les rayons
émergents sont parallèles et l’image est rejetée à l’infini.
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Calcul de p, p’, g
On peut construire graphiquement (fig.9) l’image d’un point lumineux, donnée par
une lentille convergente mince en tenant compte des considérations suivantes :
Le rayon lumineux AM parallèle à l’axe optique passe, après réfraction, par le
foyer postérieur F’ de la lentille.
Le rayon lumineux AN passant par le foyer antérieur F de la lentille sort de celleci après réfraction parallèlement à l’axe optique principal.
Le rayon lumineux AO passant par le centre optique dit axe secondaire, traverse
la lentille sans déviation.
Ainsi, un objet en AB aura son image en A’B’ , cette image étant renversée. Si on
appelle p la distance de l’objet AB à la lentille, p’ celle de l’image A’B’ et f la
distance focale de la lentille, on a entre ces diverses grandeurs la relation
classique dite des foyers conjugués, ou de Descartes :
1 + 1 =1
p
p’ f
Quant aux dimensions respectives de l’image et de l’objet, les triangles
semblables AOB, A’OB’ montrent immédiatement que ces dimensions sont
proportionnelles à leurs distances à la lentilles et que l’on à :
A’ B’ = p’ = g
A B
p
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Ces deux formules donnent par transformation :
1 = 1 - 1 = p’-f
p
f
p’
fp’
=> p = p’ f et p= ( 1+1 ) x f et g = p’-f
p’- f
g
f
1 =1 -1 =p–f
p’
f
p
fp
=> p’ = p f et p’ = (1+g) x f et g = f
p–f
p- f
Exemples d’application :
-
selon la focale et la distance de mise au point choisie, calculer le tirage et
le grossissement.
f = 19 cm
g = 19
60-19
=0,463 > 46 %
p’ = 1140 = 27,8 cm
41
p = 60 cm
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- selon la focale et la longueur du tirage utilisée, calculer la distance de
mise au point.
f = 19 cm
p = 418 = 139,3 > 140 cm
3
g = 3 = 0,157 > 16%
19
p’ = 22 cm
-
selon la focale et le grossissement souhaité, calculer la distance de mise
au point et le tirage.
f = 19 cm
p = (1 +1) x 19 = 28,5 cm
2
g = 200 % ( = 200 = 2)
100
p’ = ( 1+2 ) x 19 = 57 cm
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Fabrication d’une caméra obscura sans lentille, avec sténopé
Les formules
La focale
Pour connaître la focale de votre caméra obscura, c’est-à-dire l’angle qui est
couvert, la portion de paysage que vous pourrez photographier, il faut utiliser la
formule suivante :
F=√L2+l2
La focale est donc fonction de la taille de la surface sensible.
Rappel : la distance focale, est la distance entre le sténopé (trou) et la surface
sensible.
Le diaphragme
C’est le rapport entre le diamètre du trou (sténopé) et la distance focale
F = F/d
Les diaphragmes couramment utilisés en photographie sont les suivants :
2 / 2,8 / 4 / 5,6 / 8 / 11 / 16 / 22
vous les retrouvez sur les objectifs des appareils réflex notamment.
Dans le cadre de la fabrication de votre caméra obscura, vous aurez des valeurs
beaucoup plus élévées. Ci-dessous vous les retrouvez. Remarquez que les
valeurs sont à chaque fois des multiples, 1=>2 =>4
1,4=>2,8=>5,6.
1 / 1,4 / 2 / 2,8 / 4 / 5,6 / 8 / 11 / 16 / 22 / 32 / 45 / 64 / 90 / 128 / 180 / 256 / 360 /
512 / 720 / 1024 / 1440 / 2048 / 2880
Lorsqu’on mesure la lumière à l’aide d’un posemètre, celui-ci nous donne une
valeur de diaphragme et une durée (un temps de pose) Celle-ci dépend de la
sensibilité du support sensible mis dans la boîte. Un film à 100, 200, 400 ISO,...
Ou du papier photographique, sensibilité : 6 ISO, si on utilise un filtre, devient 2
ISO
‘250 / ‘125 / ‘60 / ‘30 / ‘15 / ‘8 / ‘4 / ‘2 / 1’ (seconde) / 2’ / 4’ / 8’ / 15’ / 30’ / 1 min.
2min / 4m / 8m / 15m / 30m / 1heure / 2h / 4h / 8h
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Les camera obcscura sans lentilles, ont des valeurs de diaphragmes très
élevées 180 / 256 /…Les temps de poses sont par consequent assez long, de
quelques secondes jusqu’à plusieurs heures.
Lorsqu’on utilise une pellicule si l’on a un temps de pose qui excede 1sec on doit
apporter une correction au temps de pose. C’est ce qu’on appelle l’effet
schwarszchild.
L’écart à la loi de réciprocité ou effet schwarszchild
“l’action de la lumière sur une surface sensible dépend non seulement de son
intensité mais aussi de sa durée; le noircissement obtenu par une quantité
déterminée d’énergie lumineuse augmentant de manière inversement
proportionnelle à sa durée.”
Cela veut dire : A valeur lumineuse égale, le noircissement d’une émulsion par
une courte pose d’intensité lumineuse élevée est supérieur à celui d’une longue
pose de faible intensité.
exemple :
Pour 2 poses équivalentes, par exemple; une vitesse de 1/60 à une ouverture de
diaphragme de f 1,8 et 8 sec à f 64. Nous obtiendrons des résultats fort
différents. En effet, 8 sec à f 64 est nettement sous-exposé.
Il faut tenir compte de l’effet Schwarzschild, donc lorsqu’on travaille avec des
temps de pose supérieur à 1 sec, il faut allonger le temps de pose. C’est
également le cas avec des poses très rapides, au-delà du 1/10 000ème de sec.
1 sec
5 sec
15 sec
45 sec
2 min
5 min
10 min
20 min
40 min
mutipliée par
1 1/4 devient
1 1/2
2
2 1/2
3
4
5
6
8
1 sec 1/4
7 sec 1/2
30 sec
1 min 50 sec
6 min
20 min
50 min
2 heures
5 h 20
Si on utilise du papier photographique, il n’y a pas d’effet schwarzschild.
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Les lentilles simples et leurs aberrations
Les lentilles sont de deux sortes : les lentilles divergentes ou négatives et les
lentilles convergentes ou positives. Le faisceau lumineux s’écarte à la sortie
des premières alors qu’il se resserre à la sortie des secondes.
L’interposition d’une lentille simple dans l’ouverture du sténopé constitua un
indéniable progrès du point de vue de la luminosité, mais la qualité d’image
ne se trouva guère améliorée, car à moins de n’utiliser que les rayons
passant par le centre de la lentille, et de perdre ainsi tout ce qu’on avait
gagné en luminosité, on se heurta à un certain nombre de défauts que l’on
nomma aberrations.
1/ Aberration Chromatique et 2/ Aberration sphérique
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3/ Coma
Si on prend un point lumineux brillant placé en dehors de l’axe optique on
n’obtient nulle part une image nette ; on trouve seulement une tâche
allongée, ayant la forme d’une queue de comète, dite coma.
La coma est l’aberration sphérique des faisceaux obliques. Si nous prenons
un faisceau lumineux émanant d’un point P situé en dehors de l’axe, ce
faisceau vient frapper obliquement la surface de la lentille dont les différentes
zones donnent des points de convergences différents ; le faisceau n’est plus
symétrique comme dans l’aberration sphérique axiale, mais devient une
traînée lumineuse allongée rappelant une queue de comète, d’où ce nom de
coma.
La coma est extrêmement gênante dans les systèmes à grande ouverture, où
elle rend impossible l’obtention d’une image nette. On la corrige, comme
l’aberration sphérique axiale, par association de lentilles de formes et de
matières différentes.
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L’obturateur
Principe et réglage
L’un des principaux avantages d’un appareil réglable est de pouvoir prendre
des photographies aussi bien en plein soleil que dans une demi-obscurité.
L’opérateur dispose de deux dispositifs de réglage : l’obturateur décrit ici et le
diaphragme (voir plus loin). Tous deux jouent le même rôle : ils dosent le flux
lumineux qui pénètre dans l’appareil.
Le réglage de l’obturateur permet de doser le flux lumineux en déterminant le
temps pendant lequel il restera ouvert : une seconde, une demi-seconde,
1/250, et même jusqu’au 1/1000, voire plus. Sur certains modèles. Chaque
position de l’échelle des vitesses gravée sur l’appareil correspond à environ
la moitié de la vitesse (= temps d’ouverture) de la position qui précède. Le
photographe dispose ainsi d’une gamme de vitesses. Beaucoup d’appareils
fonctionnent également sur un temps d’exposition continue qui permet à
l’opérateur de laisser l’obturateur ouvert aussi longtemps qu’il désire.
Il existe deux types principaux d’obturateurs sur les appareils
photographiques réglables : l’obturateur central (à lamelles) et l’obturateur à
rideaux, dit obturateur focal.
La graduation du bouton ou de la bague de réglage des vitesses est :
B
1
2
4
8
15
30
60
125
250
500
1000
Ces nombres représentent des fractions de secondes (15 signifie 1/15 de
seconde). L’indice B désigne la pose (l’obturateur reste ouvert tant que l’on
maintient la pression sur le déclencheur)
Type d’obturateur :
Central
L’obturateur central se compose d’un certain nombre de lamelles de métal qui
se recouvrent plus ou moins l’une l’autre et qui sont commandées par un
ressort. Lorsqu’on appuie sur le déclencheur, les lamelles s’ouvrent et se
ferment à la vitesse réglée.
Les lamelles commencent à s’ouvrir, on voit que la lumière n’atteint pas
franchement la pellicule.
L’obturateur s’ouvre complètement les lames s’effacent presque
complètement, la lumière frappe la pellicule. Alors les lames commencent à
se refermer et la lumière pénètre de moins en moins. La quantité totale de
lumière qui a été admise dans l’appareil pendant le cycle procure une
photographie complètement exposée.
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A rideaux
L’obturateur à rideaux est placé à l’intérieur même de l’appareil, juste en
avant du plan focal (plan de la pellicule). Ce dispositif a un avantage par
rapport à l’obturateur central, puisque l’obturateur à rideaux peut fonctionner
avec n’importe quel objectif monté sur l’appareil. Mais surtout, comme il n’y a
pas d’obturateur dans l’objectif, on peut regarder directement à travers
l’objectif pendant la mise au point, sans exposer la pellicule. Notons
également un autre avantage. Puisque l’obturateur central doit s’ouvrir,
s’arrêter et revenir à sa position initiale fermée, beaucoup d’obturateurs de ce
type ne peuvent être utilisés qu’ à des vitesses de 1/500ème au max. Alors que
l’obturateur à rideaux permet d’aller jusqu’au 1/2000ème de seconde. Il
consiste essentiellement en deux rideaux qui se superposent et forment une
fente ou fenêtre réglable. Il est actionné par un ressort qui est lui-même armé
par la commande d’avance de la pellicule ; la fente du rideau se déplace en
travers de la pellicule exposant successivement au cours de son mouvement
diverses parties de celle-ci.
L’obturateur est réglable soit en vitesse rapide ou lente soit en fente étroite ou
large. L’obturateur à rideaux comporte deux inconvénients mineurs. Il est plus
bruyant que l’obturateur central et les objets qui se déplacent parallèlement
au plan de la pellicule peuvent être déformés suivant la résultante de leur
propre mouvement et de celui de l’obturateur (ex. photo de Lartigue), mais
cela ne se produit que pour des sujets à déplacement très rapide.
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Vitesse d’obturation et mouvement
Chaque fois qu’un sujet se déplace dans le champ de l’appareil, son image
projetée par l’objectif sur la pellicule se déplace également.
Pour un déplacement rapide du sujet, l’image du mouvement sera traduite :
-une photo floue ( à l’endroit du déplacement) si l’obturateur est réglé sur une
vitesse lente,
-une image nette (impression de figé) si l’obturateur est réglé sur une vitesse
rapide.
Remarque : Il n’est pas indispensable que l’appareil soit immobile au moment
du déclenchement : l’opérateur peut suivre avec son viseur le sujet en
mouvement. Si la vitesse de l’obturateur est bien adaptée, l’image du sujet
sera nette, tandis que le fond sera représenté par un flou « filé ».
Deux facteurs peuvent limiter la durée de la pose :
-la diffraction (voir plus loin ds chapitre diaphragme) : pour l’éviter il vaut
parfois mieux abréger le temps de pose et choisir un diaphragme plus
ouvert ;
-l’éclairement du cercle de confusion( voir avant et plus loin diaph.) : comme
cette tache qui se substitue à l’image d’un point n’est pas uniformément
éclairée, la netteté est toujours plus grande quand on réduit au minimum la
durée de la pose.
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Le diaphragme
Principe de fonctionnement et réglage
Si le photographe ne peut pas, ou ne veut pas modifier la vitesse de l’obturateur
pour régler la quantité de lumière qui parviendra à la pellicule, il peut utiliser un
second moyen de réglage. Il modifie le diamètre de l’origine par lequel la lumière
pénètre dans l’appareil. C’est ce qu’on appelle « ouvrir » ou « fermer » le
diaphragme.
Le diaphragme fonctionne comme la pupille de l’œil : il peut s’élargir ou se
contracter suivant les besoins de lumière requis. Le diaphragme est formé d’un
anneau de fines feuilles de métal superposées et qui sont placées à l’intérieur de
l’objectif. Ces feuilles sont mobiles. A l’aide d’une bague de réglage situé sur
l’objectif, on règle le diamètre de l’orifice qu’elles forment. « Ouvrir » le
diaphragme, c’est donc élargir le diamètre du trou par lequel la lumière atteint
l’objectif, et va frapper la pellicule. Si on tourne la bague dans le sens inverse, on
« ferme » le diaphragme de plus en plus, jusqu’à ce que l’orifice ne soit plus
qu’un trou de la taille d’une tête d’épingle.
Certains appareils munis d’un dispositif d’ouverture automatique règlent euxmêmes l’ouverture du diaphragme lorsque la lumière change. Sur les appareils
manuels ou réglables, l’ouverture du diaphragme doit être réglée par le
photographe. Cette opération se fait souvent en déplaçant la bague des
diaphragmes située près de l’objectif.
Il existe généralement 6 ou 7 repères sur les objectifs interchangeables. Chacun
correspond à une ouverture du diaphragme différente. Les graduations de
l’ouverture sont :
1
1,4
2
2,8
4
5,6
8
11
16
22
32
64
Les graduations les plus courantes sont encadrées.
Le repère « 8 » signifie que le diamètre du diaphragme vaut le huitième de la
distance focale. Le repère « 1 » correspond au cas très rare ou le diamètre du
diaphragme est égal à la distance focale.
Les grands nombres correspondent dons à une petite ouverture, les petits
nombres à une grande ouverture. Ceci peut vous déconcerter au début mais
souvenez-vous que chaque graduation est en fait une fraction : la fraction 1/8
étant plus petite que la fraction ¼, le diaphragme repéré 8 est plus petit que celui
repéré 4.
Les appareils réflex mono-objectifs sont munis d’un système dit de « préselection
du diaphragme ». Ce système maintient l’objectif à sa plaine ouverture, même si
l’on tourne la bague des diaphragmes pendant la visée. Ce n’est qu’à l’instant
précis du déclenchement que le diaphragme se ferme au cran présélectionné,
puis s’ouvre à nouveau aussitôt. Cela explique qu’on ne peut observer dans le
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viseur la profondeur de champ adoptée, à moins que, comme c’est souvent le
cas, l’appareil soit muni d’un levier spécial permettant de fermer le diaphragme
au cran choisi.
Il est très important de noter qu’en passant d’un cran de diaphragme au suivant,
on laisse entrer deux fois plus ou deux fois moins de lumière ; qu’en ouvrant de
deux crans on admet 4 fois plus de lumière, de trois crans 9 fois plus, et
inversement.
En d’autres termes, les rapports de luminosité de deux objectifs d’ouverture
relative différente sont entre eux comme leur carré.
EX. 1 : l’ouverture f /16 , en comparaison avec f /2 , admet (16)2
moins de lumière
2
= 82 = 64 fois
EX. 2 : Le pose mètre est réglé sur 40 ISO , il indique ¼ sec. a f / 16 . A combien
de temps équivaut cette pose pour un diaphragme de p’ / 240 . Dans les cas du
sténopé, on remplace f par p’. Si l’on utilise un sténopé sans lentille, donc sans
mise au point.
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La profondeur de champ
La profondeur de champ est la zone de netteté qui s’étend en avant et en arrière
du plan de l’objet sur lequel a été réglée la mise au point.
Rappelons d’abord la notion de netteté : une image est nette lorsque les points
de cette image sont véritablement rendus par des points. Elle est floue lorsque
ces points sont noyés dans de petites taches plus ou moins étendues que l’on
appelle de cercles de diffusion ou de confusion.
La profondeur de champ dépend de trois facteurs :
a) le diaphragme :
29
Plus il est ouvert , plus la profondeur de champ est courte. Plus il est fermé, plus
la profondeur de champ est grande.
b) la focale de l’objectif :
Plus elle est courte, plus la profondeur de champ est grande et inversement.
c) la distance de mise au point :
La profondeur de champ diminue au fur et à mesure que l’on se rapproche de
l’objectif.
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Bien entendu il n’y a pas, aux limites extrêmes de la profondeur de champ, une
chute brusque, mais une diminution progressive de la netteté, c’est à dire un
élargissement progressif des cercles de confusion. On voit sur la figure cidessous pourquoi cet élargissement est d’autant moins fort que le diaphragme
est fermé.
Dans la pratique on peut considérer que la profondeur de champ s’étend d’un
tiers en avant jusqu’à deux tiers en arrière de la distance de mise au point.
Remarque :
Ouverture optimale du diaphragme
Si le sujet est un plan perpendiculaire à l’axe optique, c’est à dire, ne s’étend pas
en profondeur (mur, document à reproduire,…), ce n’est pas le plus petit
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diaphragme qui donnera la meilleure netteté, une fois faite la mise au point,
contrairement à ce qu’on pourrait attendre.
Il est plutôt conseillé, dans ce cas, d’ouvrir l’objectif au diaphragme qui se trouve
au cran médian de la bague (le plus souvent f/ 8 ). C’est probablement celui-là le
diaphragme optimal.
En effet, un petit diaphragme risque de causer une diffraction des rayons
lumineux traversant l’objectif, tandis qu’un grand diaphragme fait intervenir la
périphérie des lentilles, qui n’est pas la meilleure partie des courbures de
l’objectif.
Hyperfocale
Lorsqu’un objectif, avec une certaine ouverture de diaphragme est mis au point
sur l’infini, la limite proche de la profondeur de champ est appelée distance
hyperfocale pour ce diaphragme.
L’hyperfocale peut être facilement déterminé en utilisant la bague de profondeur
de champ : il suffit de faire la mise au point sur l’infini et de lire l’hyperfocale sur
l’échelle des distances en face du repère du diaphragme adopté. Si on met alors
au point sur cette distance hyperfocale, la profondeur de champ s’étendra depuis
la moitié de cette distance jusqu’à l’infini.
En mettant au point sur l’hyperfocale, on assure le maximum de profondeur de
champ pour chaque ouverture de diaphragme.
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Couples vitesse – diaphragme
L’opérateur peut choisir toutes les combinaisons de vitesse d’obturation et
d’ouverture qui permettent de laisser entrer dans l’appareil la quantité suffisante
de lumière puisque chaque graduation de diaphragme diminue de moitié la
quantité de lumière qui pénètrera dans l’objectif et que chaque augmentation de
la vitesse d’obturation a le même effet. On peut donc combiner très simplement
l’usage simultané de ces deux réglages : à mesure que l’on augmente la vitesse
d’obturation, on doit augmenter la valeur du diaphragme. C’est ainsi que l’on
obtient la même quantité de lumière avec un réglage de diaphragme f/ 22 et une
vitesse d’obturation d’une seconde, ou avec f/ 16 et une vitesse de ½ seconde,
ou avec f / 11 et une vitesse de ¼ de seconde, et ainsi de suite.
Explication du schéma :
La quantité de lumière qui atteint le film dans l’appareil dépend de la
combinaison du diamètre d’ouverture et de la longueur du temps d’exposition. De
la même façon, l’eau qui coule d’un robinet dépend à la fois de l’ouverture de ce
robinet et du temps pendant lequel il est ouvert. S’il peut remplir un verre en
deux secondes en étant entièrement ouvert, il lui faudra quatre secondes s’il
n’est ouvert qu’à moitié.
Faire trois photos avec trois réglages différents.(D70, gens qui traversent, ou
pigeon qui se nourrissent ) + D70 bagues hasselblad ou nikkor pour hyper
focale)
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Distance focale
Influence sur le champ de vision et la dimension de l’image
Chaque fois qu’un opérateur se prépare à prendre une photographie, l’une des
premières questions qu’il sera vraisemblablement amené à se poser est la
suivante : « Dois-je faire en sorte que mon sujet soit plus grand de façon à
dominer l’image, ou faut-il qu’il soit plus petit mais situé dans un espace
apparemment plus large ? »
Il existe deux moyens de régler la taille relative du sujet : il faut soit déplacer
l’appareil, soit utiliser un objectif différent.
Certains objectifs fournissent des images plus petites que d’autres parce qu’ils
font dévier la lumière d’une manière plus accentuée (l’épaisseur, la courbure et
la densité du verre jouent chacune leur rôle).
Les rayons lumineux qui sont fortement déviés convergent vers un foyer qui se
trouve très près derrière l’objectif, de telle sorte que tous les rayons qui
composent l’image se concentrent sur une zone très petite comme on le voit sur
la 1ère figure ci dessous. Sur un objectif simple, la distance comprise entre ce
foyer et le centre de l’objectif, et qui détermine la taille de l’image, s’appelle la
longueur focale. Elle se mesure généralement en millimètre et sa valeur est
inscrite sur la couronne métallique extérieure de l’objectif.
En utilisant des objectifs de différentes longueurs focales, le photographe peut
obtenir des images différentes. Il peut se tenir à quinze mètres d’un arbre, par
exemple, et, en utilisant un objectif à courte focale, il obtiendra une phoographie
de l’arbre tout entier avec un coin de ciel et les collines à l’horizon. Avec une plus
grande focale, il ne prendra qu’une partie de l’arbre, mais cette partie sera
considérablement agrandie.
Toutefois, la dimension de l’image ne résume pas tout le rôle qui est joué par la
longueur focale. Le reste du présent chapitre traitera des effets nombreux et
complexes de la longueur focale : la perspective, la profondeur de champ,
l’ouverture du diaphragme, la distorsion des distances apparentes.
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sur le premier objectif, celui de gauche, la longueur focale de l’objectif (en
pointillé) est égale approx. aux 2/3 de la diagonale de la pellicule. C’est un
objectif grand angulaire. Il procure un angle de 75° , ce qui représente 50% de
plus que ce que l’œil humain verrait clairement s’il accommodait le même sujet.
La longueur focale habituelle d’un objectif grand angulaire pour une pellicule de
format 35 mm est de 28 mm. Pour un moyen format elle serait de 55 mm.
Sur l’objectif du milieu, la longueur focale est approximativement égale à la
longueur de la diagonale de la pellicule. On dit de cet objectif qu’il est de focale
normale. Lorsqu’on le met au point sur un sujet, cet objectif fait converger les
rayons lumineux qui proviennent d’un angle de champ d’environ 50°, le même
que celui de l’oeil humain.
L’objectif de droite est considéré de longue focale puisque la longueur focale est
sensiblement plus grande que la longueur de la diagonale de la pellicule. Cette
catégorie d’objectif reçoit la lumière des rayons arrivant à l’intérieur d’un angle
plus étroit que celui correspondant à la vision humaine. Il fournit une image
agrandie d’une zone limitée. Pour un 24X36 une longue focale correspond à
105mm, pour un moyen format c’est 200 mm.
Influence sur la perspective
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Lorsqu’un photographe veut changer la dimension de l’image il n’obtient pas les
mêmes résultats s’il se rapproche ou s’il change de focale.
Lorsqu’on utilise des focales différentes pour se « rapprocher » du sujet, elles
modifient l’angle de champ mais pas la perspective. Les angles de champ
diminuent à mesure que l’image du sujet augmente et remplit la photographie.
On passe d’un objectif ( pour 24x36 ) de 28 mm (angle AA’), à un 50mm (angle
BB’) puis un 105 mm (angle CC’)
Lorsqu’on choisit de se rapprocher du sujet en conservant le même objectif
monté sur l’appareil. La réduction de distance agrandit le premier plan de façon
plus importante que l’arrière plan. La perspective obtenue est différente.
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Influence sur la profondeur de champ
Comment le réglage du diaphragme et la longueur focale influent sur la
profondeur de champ.
Les deux dessins ci dessous montrent pourquoi le même chiffre de diaphragme
doit correspondre à un diamètre d’ouverture plus grand sur un objectif à longue
focale que sur un objectif plus court. L’objectif présenté en haut à une longueur
focale de 28 mm, celui du bas de 50 mm.
Tous deux sont réglés à l’ouverture f/ 8 .
Cela signifie que l’ouverture du diaphragme de chaque objectif doit avoir un
diamètre égal au huitième de la longueur focale de cet objectif.
Les deux figures qui montrent comment le diamètre d’ouverture dans chaque cas
tiens huit fois dans la longueur focale, expliquent clairement que, pour une même
position sur l’échelle des diaphragmes, c’est l’objectif à plus longue focale qui
aura l’ouverture du plus grand diamètre.
Il en est de même pour chaque réglage de diaphragme. L’objectif le plus long
demande une ouverture plus large parce qu’il répartit l’image sur une surface de
pellicule plus grande. Il doit donc concentrer plus de rayons lumineux pour
conserver son image aussi lumineuse que l’image formée par un objectif plus
court, réglé au même chiffre de l’échelle des diaphragmes.
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La chambre grand format ou « chambre technique »
La chambre va combiner l’avantage d’un système de visée à travers l’objectif et
celui d’un négatif de grande taille. Si le photographe travaille avec précision et
méthode, s’il désire un négatif très piqué et de grande qualité la chambre est le
choix idéal. Les chambres sont en quelque sorte un accordéon muni d’un objectif
à l’avant et d’un verre dépoli à l’arrière. La mise au point se fait en avançant ou
reculant l’objectif. La chambre est parfaite pour photographier des objets, pour
des portraits, des photos en studio et des gros plans très nets. Elle est aussi
recommandée lorsque le photographe doit résoudre un problème de distorsion
parce que le plan du film et de l’objectif peuvent être basculés, relevés ou
abaissées. Il n’existe pas de meilleurs appareils pour les photos d’architecture.
Les chambres utilisent une pellicule de format spécial qui se nomme plan-film. Le
format le plus courant est le 10x12,5cm (ou 4x5 pouces). Avec un négatif d’une
telle dimension le tirage sera d’une très grande qualité pour peu que toutes les
autres variables demeurent constantes.
La chambre ne constitue toutefois pas un choix optimal dans tous les cas,
surtout lorsque la rapidité est un facteur essentiel. La taille et le poids d’un tel
appareil rendent nécessaire l’utilisation d’un pied. L’image sur le dépoli n’est pas
très lisible à moins que vous ne vous cachiez sous un tissu noir de façon à
éliminer la lumière extérieure : la mise au point en sera plus facile.
De plus l’image sur le viseur st à la fois inversée et renversée. Il faut un certain
temps pour s’y habituer. Finalement, il y a le problème du plan film que le
photographe doit placer dans un châssis. Chaque châssis ne peut recevoir que
deux plans films, un sur chaque côté. On ne peut donc réaliser que deux photos
par châssis. Le photographe qui l’utilise doit donc emporter plusieurs châssis
avec lui s’il veut faire un certain nombre de photos. Pour cette raison il est rare
que la chambre sorte du studio. Néanmoins si vous désirez un négatif de grande
qualité, si vous êtes prêts à renoncer à la rapidité et à supporter ces
inconvénients, la chambre manipulée correctement n’a pas d’égale.
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