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Le sténopé:

Les premières façons de former une image par projection sur un écran l'ont été en utilisant un petit trou qu'on appelle ''sténopé'', Ce petit trou amenait
les rayons de façon rectiligne de l'objet vers l'écran au fond de la boîte en passant par ce petit trou. La netteté de l'image dépendait du diamètre du
sténopé. plus le sténopé était petit, plus l'image était nette, l'inconvénient était que cette netteté se faisait au détriment de la luminosité de l'image. Ici,
la distance entre le sténopé et l'écran correspond à la longueur focale, plus la distance est grande plus l'image sera grande aussi, le diamètre du sténopé
lui, correspond à l'ouverture du diaphragme. Un sténopé de 1mm de diamètre avec une distance de 100mm de l'écran correspond à f 100! Avec une
telle ouverture on comprend vite les limitations de cette technique de prise de vue, cependant, beaucoup d'amateurs exploitent cette technique et
récoltent des résultats impressionnants mais avec des temps de poses de l'ordre de quelques secondes même en plein jour.




Nous pourrions augmenter le diamètre du sténopé pour en augmenter la luminosité mais cela aurait pour effet de permettre à un point lumineux, de l'objet
à photographier, de pouvoir diffuser sur une plus grande surface de l'écran engendrant ainsi une image plus floue.


On peut maintenant avantageusement remplacer ce sténopé par une simple loupe. Cette loupe focalisera une image sur l'écran avec l'avantage d'une
beaucoup plus grande luminosité tout en demeurant très nette. Tous le monde a, un jour ou l'autre, utilisé une loupe pour concentrer les rayons du soleil
sur un morceau de bois ou de papier pour le voir se consumer. Pour ce faire on devait ''faire le focus'', c'est à dire avancer et reculer la loupe par rapport
au morceau de bois jusqu'à ce qu'on obtienne un petit point lumineux qui brûlait le bois. Ici, la distance idéale de la loupe, correspondait à la longueur
focale de celle ci et le diamètre de la lentille divisée par la longueur focale correspond à l'ouverture maximum. Une loupe d'un diamètre de 100mm avec
une longueur focale de 200mm aura une ouverture de f 2, mais si cette loupe avait un diamètre de 50mm au lieu de 100 pour une même longueur focale
de 200mm, alors l'ouverture de cette loupe ne serait plus que de f 4 . L'image du soleil sur le morceau de bois aurait la même hauteur mais serait 4 fois
moins lumineuse donc moins chaude.




La longueur focale:

Un objectif n'est rien d'autre qu'une loupe à laquelle on a ajouté d'autres éléments optiques pour en augmenter la qualité. Tous les objectifs ont une
longueur focale qui produira une image d'autant plus grande que cette longueur focale sera élevée, et ce, de la même façon qu'on reculera un projecteur
pour profiter d'une plus grande image projetée. La focale d'un objectif dit ''normal'' correspond à peu près à la diagonale de l'écran utilisé qui recevra
différent formats de film ou de capteur, on désignera cette surface d'écran comme étant le ''plan film''. Maintenant, dans le cas d'un appareil 35mm, le
plan film est de 24mm X 36mm, donc la diagonale correspond à environ 44mm ce qui fait d'une 50mm, un objectif dit ''normal''. Plusieurs caméras
numériques possèdent un capteur de 16mm X 20mm, donc dans ce cas la diagonale sera d'environ 26mm reléguant notre 50mm au niveau d'un petit
télé objectif. Cependant, si on devait utiliser cet objectif de 50mm avec une pellicule de format 120 dont la surface utile est d'environ 55mm X 55mm
et qui aura donc une diagonale de  près de 80mm, alors maintenant cet objectif correspondra à un grand angulaire. Ici, tout est une question de surface
utile du plan film. Plus la diagonale du plan film sera grande, plus l'objectif aura à couvrir un angle d'autant plus grand.



L'ouverture:

Un autre aspect important de l'objectif est son ouverture maximum qui n'est rien d'autre qu'un rapport mathématique de la focale  sur son diamètre. Un
objectif de 50mm f 2 aura un diamètre de 25mm. De même, un objectif de 100mm f 2 aura un diamètre de 50mm. Ici, il faut comprendre quelques notions
de physique comme le fait que l'intensité d'un rayonnement, comme la lumière, est inversement proportionnel au carré de la distance. Si je prend une lampe
de poche qui éclaire un mur à 2 mètres de distance produisant un cercle de lumière d'environ 1 mètre, et que je la recule à 4 mètre, le cercle de lumière au
mur aura maintenant un diamètre de 2 mètres. Ce cercle aura doublé en diamètre et sa surface au mur aura donc quadruplée, c'est à dire que chaque unités
de surface reçoit maintenant quatre fois moins de lumière.


Ci dessus, un mécanisme de diaphragme avec son circuit de contrôle, provenant d'un objectif 300mm.


C'est la même chose pour un objectif de 50mm f 2 avec un diamètre de 25mm qui apportera une certaine quantité de lumière au plan film. si cet objectif
était de 100mm mais avec le même diamètre de 25mm, on aurait alors f 4 ( 100 / 25 = 4 ) , ainsi, on aurait encore 4 fois moins de lumière au plan film.
Cependant, si on double le diamètre de cet objectif , le faisant passer de 25mm à 50mm, on multiplie ainsi sa surface par 4 lui permettant de collecter
4 fois plus de lumière vers le plan film et sa nouvelle ouverture est maintenant de 100mm / 50mm = f 2. Tous les objectifs utilisés à une ouverture
équivalente laissent tous passer une quantité égale de lumière au plan film! Ce qui signifie qu'un objectif de 28mm utilisé à f 8 et un autre objectif de
200mm lui aussi utilisé à f 8, laisseront passer une quantité égale de lumière au plan film.



Ci dessus, une explication simple des rayons lumineux traversant une lentille. Au centre à l'horizontale, c'est l'axe optique qui passe par le centre de
la lentille. A droite de la lentille, c'est le coté objet et à gauche le coté image. De chaque cotés de la lentille se trouvent les foyers primaire et secondaire,
la distance entre le foyer et la lentille c'est la longueur focale. Il est à noter que l'image formée ici ne se situe pas au foyer de la lentille mais bien légèrement
au-delà de celui-ci, ceci étant du au fait que l'objet focalisé se trouve à une distance relativement rapprochée et non à l'infini comme dans le cas d'un
paysage éloigné.


De part et d'autre de la lentille se trouvent les plans de netteté objet et image. Ils représentent, du coté objet, l'endroit ou se situe l'objet à photographier
et du coté image l'endroit ou se produira une image nette. A une distance donnée d'un objet, la zone située en deçà et au delà du plan de netteté image
sera graduellement floue dépendamment de l'ouverture du diaphragme qui conférera une profondeur de champ plus ou moins grande. Ici, les plans de
netteté sont perpendiculaires à l'axe optique.

Bascule:
Pour des raisons techniques, il peur être utile de basculer le plan de netteté pour ainsi profiter d'une profondeur de champ apparente beaucoup plus
grande. En fait, il n'en sera rien car cette profondeur de champ qui se voulait en avant et en arrière du sujet à la verticale en suivant l'axe optique, se
trouve maintenant de haut en bas mais demeurant presque perpendiculaire au plan de netteté objet. Cette technique est majoritairement utilisée par
des caméras de type '' chambres '',  mais certains grands manufacturiers tel que Canon, offre des objectifs capables de telle possibilités.




Ci dessous, avec un Hasselblad Flex Body et un objectif Planar 2.8 / 80mm, l'utilisation de la bascule a permis cette prise de vue à une ouverture de f  4.

                     



Toujours avec un Hasselblad Flex Body et un objectif Planar 2.8 / 80mm, une bascule un peu plus prononcée a permis cette prise de vue à une ouverture
de seulement f 5.6. Les feuilles mortes au bas de l'image n'étaient qu'à environ 30 cm de l'objectif et sont pourtant aussi nettes que le quai à l'arrière plan.

                     

  Ci dessous, un adaptateur permettant de basculer sur un Nikon V-3 avec un objectif  Nikon 50mm f 2

                   

Ci dessous, une photo prise avec le Nikon V-3 et l'adaptateur et une 50mm 2, la photo a été prise à f 2

                   


Décentrement:

Ici, il sagit de décentrer l'axe optique de l'objectif  par rapport au centre géométrique du plan film. Cette technique est utilisée entre autre, en photographie
architecturale pour restaurer la rectitude des lignes parallèles d'un bâtiment, qui autrement, convergeraient dans un sens ou dans l'autre. Ci dessous, un
édifice photographié avec une caméra n'offrant pas les avantages du décentrement nous donnera un résultat distorsionné étant donné qu'on aura pas pu
conserver l'axe optique de l'objectif perpendiculaire à la façade de l'édifice. La seule autre solution aurait été d'effectuer la prise de vue d'une hauteur
correspondant à la moitié de la hauteur de notre édifice, ce qui n'est pas toujours possible.



Ci dessous, un appareil avec la possibilité de décentrer l'axe optique de l'objectif vers le haut , nous permet de conserver cet axe optique perpendiculaire
à l'édifice, offrant ainsi un résultat non distorsionné.



Ci dessous, un Hasselblad Flexbody en position de prise de vue normale



Ci dessous, le même Flexbody  avec le dos de l'appareil décentré vers le bas.




Ci dessous, le Flexbody est maintenant en bascule.




La profondeur de champ:

Définition:

Lorsque la mise au point de l'objectif de la caméra est faite sur un sujet donné d'une scène, les autres objets situés en deçà et au delà de ce sujet principal
nous sembleront flous ou hors foyer et ce d'une façon proportionnelle à la distance du sujet. Le sujet ou l'endroit en question ou on aura fait la mise au point
s'appelle le plan de netteté. De la même façon, les objets les plus près en avant et en arrière du plan de netteté nous sembleront graduellement de moins en
moins flous jusqu'au moment ou ce flou sera si peu perceptible qu'on pourra l'accepter comme étant net. Cette mince zone s'appelle la profondeur de champ.


Les critères:

La profondeur de champ concerne donc cette mince zone en avant et en arrière du sujet principal sur lequel on a fait la mise au point. Maintenant, l'étendue
de cette zone peut varier en fonction de certains critères. En fait, il ne s'agit que de deux critères qui sont l'ouverture du diaphragme et l'échelle de reproduction.
Toute autre forme de critères que l'on vous suggérera ne seront que des variantes de ces deux critères. Par exemple, vous entendrez souvent qu'un objectif
grand angle a plus de profondeur de champ qu'un tété objectif. En fait, c'est simplement parce que l'image formée par un grand angle est beaucoup plus réduite
que celle formée par un télé, donc, avec le grand angle on a simplement augmenté l'échelle de reproduction.

Ci dessous, l'image du sextan de gauche a été prise avec une focale de 18mm à f 4.5 alors que celle de droite a été prise avec une focale de 70mm toujours à
f 4.5. Dans les deux cas on a ajusté notre distance de prise de vue afin d'obtenir le même cadrage dans le viseur, donc, la même échelle de reproduction.
L'une d'entre elle vous semblerait-elle avoir davantage de profondeur de champ que l'autre?
             

L'échelle de reproduction:

Qui n'a pas déjà observé une photographie d'un format important à une certaine distance en s'apercevant qu'elle nous semblait de moins en moins nette au
fur et à mesure qu'on s'en approchait. Même chose avec l'écran d'un téléviseur qui ne nous semblera d'une netteté acceptable qu'au delà d'une certaine
distance. Trop près, les défauts nous sautent aux yeux. Plus on agrandira une image ou plus on regardera une image de près, moins elle nous semblera nette.
La hauteur de cette image par rapport à l'objet réel représenté sur l'image s'appelle l'échelle de reproduction.

Prenons par exemple un objet d'une hauteur de deux mètres que l'on photographie plein cadre horizontal avec un appareil  24 X 36, l'image au plan film aura
une hauteur de 24mm. Donc 2 mètres ou 2000mm ÷ 24mm nous donnera une échelle de reproduction de 83. Maintenant, si on répète l'expérience avec le
même sujet  mais à demi cadre seulement. Pour ce faire nous avons simplement doublé notre distance de prise de vue. Cette fois, la hauteur de l'image au
plan film ne sera que de 12mm ce qui nous donnera une échelle de reproduction de 2000mm ÷ 12mm = 166.

En recadrant la deuxième image de façon à la présenter avec les objets de la même dimension que sur la première, ces deux images nous sembleront identiques
à l'exception que la deuxième image , celle avec une échelle de reproduction de 166, nous présentera une profondeur de champ sensiblement plus grande que
celle avec une échelle de reproduction de seulement 83.

Ci dessous, deux images d'une oeuvre d'art, dont la hauteur représentée est d'environ 120mm. Dans le premier cas, à gauche, la prise de vue a été effectuée
à l'aide d'un capteur de 16mm X 20mm dans le plan horizontal. La hauteur de l'image est donc de 16mm, ce qui nous donne une échelle de reproduction de
120 ÷ 16mm = 7.5. Dans le second cas, à droite, en doublant le recul, l'image au plan film est réduite à 8mm ce qui ramène l'échelle de reproduction à1
20mm ÷ 8mm = 15.

Focale 50mm, ouverture f 4.5, échelle de reproduction de 7.5                          Focale 50mm, ouverture f 4.5, échelle de reproduction de 15

 
Oeuvre de  Valérie Genest


Un autre exemple ci dessous avec un sextan.
Focale 50mm, ouverture f 4.5, échelle de reproduction 6.5                               Focale 50mm, ouverture f 4.5, échelle de reproduction 13

   


Donc, plus l'échelle de reproduction sera grande, plus la profondeur de champ sera grande aussi. On peut aussi penser aux images de caméras vidéo amateur
que l'on regarde sur notre télé et qui semblent avoir une profondeur de champ infinie. Ceci est dû au fait que les capteurs utilisé dans ce genre de caméra sont
souvent d'un format que de 4mm X 3mm, imaginez l'échelle de reproduction lorsque vous filmez un édifice.


L'ouverture du diaphragme:

Le deuxième critère qui influencera la profondeur de champ est l'ouverture du diaphragme qui agira de la même façon que le sténopé mentionné au haut de cette
page. Le croquis ci dessous nous démontre le parcourt des rayons lumineux provenant d'un sujet traversant un objectif pour en former une image. L'image nette
se situe là ou les rayons convergent au même endroit en un point précis, de pars et d'autre de ce point, les rayons se dispersent graduellement pour devenir de
plus en plus flous.



Le croquis ci dessous représente la portion image agrandie du croquis précédent. On y reconnaît les rayons lumineux d'un détail de l'objet photographié, qui
après avoir traversé l'objectif, convergent en un point précis, c'est le plan de netteté. De chaque côtés de ce plan de netteté, les rayons divergent ne laissant
graduellement que des détails rendus imprécis et confus. Au sommet de l'image inversée se croisent trois axes ou rayons dont un premier, noir, comme axe
de référence, un deuxième, rouge, comme axe des rayons à ouverture restreinte et un dernier axe, bleu, représentant le parcourt des rayons à grande ouverture.
Maintenant, plus on recule ou on avance par rapport au plan de netteté, plus l'image sera floue et, à une distance donnée, la divergence d'un axe rouge ou bleu
par rapport à l'axe de référence noir nous démontre que la lumière se disperce sur une surface circulaire donnée, c'est le cercle de confusion. Ici, on constate
que le cercle produit par l'axe bleu à grande ouverture est beaucoup plus grand que celui produit par l'axe rouge qui représente une ouverture plus restreinte.
Le cercle rouge étant plus petit, les détails moins étendus qu'il représente nous sembleront plus net que ceux du grand cercle bleu.

Ainsi, plus on fermera l'ouverture du diaphragme et plus on fermera l'angle de convergence des rayons lumineux rétrécissant par le fait même la dimension de
notre cercle de confusion à une distance donnée.







A suivre....
.


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