Sujet 3- L’optique
L’optique, objectif à focale fixe ou zoom est, avec le capteur, un composant déterminant de l’APN. L’optique a des caractéristiques différentes suivant les types d’APN.
Les APN compacts et les bridges sont équipés d’un zoom d’amplitude plus ou moins grande.
Les APN hybrides et les APN réflex peuvent être équipés de différentes optiques, soit zoom, soit à focale fixe.
♦ Les caractéristiques d’un objectif d’APN
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Focale d’un objectif
La distance focale d’un objectif (dans la pratique on utilise le raccourci « focale ») est la distance entre le centre optique de l’objectif et le capteur (image 1). En fait la focale détermine le facteur d’agrandissement de l’image. Une focale courte (dite « grand angle ») a un facteur d’agrandissement faible (Image 2). La champ photographié sera donc large (exemple : un paysage). Une focale longue aura un facteur d’agrandissement plus fort, le champ photographié sera donc plus étroit (exemple un oiseau sur une branche). Les objectifs à focale fixe ont, comme leur nom l’indique, une focale déterminée. Les zoom couvrent une certaine plage de focales. La définition de la focale explique qu’un zoom s’allonge quand on l’augmente. Certains zooms ne s’allongent pas, c’est alors un bloc optique qui se déplace à l’intérieur pour éloigner le centre optique du capteur.
La focale s’exprime en mm. Pour un même facteur d’agrandissement la focale est différente suivant la taille du capteur. Ainsi, une même focale permettra de photographier un champ d’autant plus réduit que le capteur est petit (image 3). C’est pourquoi la focale est en général ramenée à un capteur de 24x36mm (ancien format des appareils photo à pellicule). Une focale de 50mm correspond à peu près à l’angle de vision de l’œil humain (cette distance est en fait proche de la longueur de la diagonale du capteur).
En APS C la focale réelle correspondant à 50mm est 33mm (les optiques correspondante font en fait 35mm qui correspond à un autre format standard en 24×36).
En micro 4/3, cette focale sera de 25mm.
Un objectif sera considéré comme grand angle en deçà de 35mm Les focales « standard » en 24×36 sont 28 et 24mm, mais on trouve des optiques dites hyper grand angle dont la focale est inférieure.
Les zooms « standard » des compacts ou des bridges couvrent en général la plage 28==>80mm, mais on trouve assez souvent des 24==>100mm, voire sur certains hybrides des focales 24==>400mm ou plus. Le rapport entre la focale la plus grande et la focale la plus petite s’appelle le facteur de grossissement (range en anglais).
En règle générale, la qualité optique des zooms est moins bonne que celle des objectifs focale fixe car ils sont plus complexes à construire. Avec les zooms à fort coefficient de grossissement, les longues focales sont souvent de qualité insuffisante.
C’est pourquoi sur les APN à objectifs interchangeables (Hybrides et réflex) il est conseillé d’avoir en plus d’un zoom un objectif à focale fixe adapté à
l’usage que l’on fait de son APN (par exemple un 24mm pour le paysage, un 35mm pour la photo de rue, un 80mm pour le portrait, …).
Focale et profondeur de champ
La profondeur de champ diminue avec l’augmentation de la focale. En grand angle, la profondeur de champ sera quasiment infinie, alors qu’elle sera faible avec un objectif de longue focale.
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Ouverture d’un objectif
L’ouverture de l’objectif détermine la quantité de lumière parvenant au capteur.
Un objectif dispose d’une ouverture minimale fixe, par exemple f2.8. Un zoom aura la plupart du temps une ouverture glissante avec le focale, par exemple f3.5 à 24mm et f5.6 à 100mm. Donc plus on augmente la focale d’un zoom, moins il est lumineux. Il existe cependant des zooms expert conservant une même ouverture à toutes les focales.
L’ouverture maximale d’un objectif correspond au rapport entre la focale et le diamètre de la lentille frontale. Par exemple un objectif de 50mm de focale et de 20 mm de diamètre aura une focale de 2.5. La lentille d’un objectif de 400 mm devrait mesurer 160mm de diamètre pour atteindre une même ouverture. C’est pourquoi sauf pour les objectifs professionnels de très haut de gamme les ouvertures des téléobjectifs sont en général faibles (F5.6 et plus).
Les ouvertures des optiques des APN sont gérées par le diaphragme et sont normées : f1.8, 2.8, 3.5, 4,… (image 4). Plus le diamètre du diaphragme est réduit, plus le chiffre de l’ouverture est élevé. En fait, la quantité de lumière parvenant au capteur diminue de moitié à chaque cran du diaphragme.
Ouverture et définition de l’image
Les objectifs disposant d’une grande ouverture (par exemple f1.4 à f2.8) la qualité optique est en général plus faible à l’ouverture maximale car il est difficile de concevoir des lentilles de grande taille assurant une bonne convergence des rayons lumineux sur toute leur surface. La qualité d’un objectif augmente en fermant le diaphragme (Image 5) jusqu’à une ouverture limite (de f8 sur les compacts à f16 sur les appareils professionnels) où la diffraction (rayons lumineux qui se heurtent aux bordures du diaphragme) va entrainer une dégradation de l’image. La qualité de l’image fournie par un objectif est maximale autour d’une valeur (F5.6 à F8) qu’il est intéressant de connaître pour donner la priorité à l’ouverture lors d’une prise de vue sur les APN qui permettent ce réglage.
Ouverture d’un objectif et profondeur de champ
Plus l’ouverture est grande (donc plus le chiffre qui la mesure est petit) plus la profondeur de champ (zone de netteté devant et derrière le sujet est faible. Attention, la profondeur de champ dépend aussi de la focale utilisée et de la distance du sujet.
La maîtrise de la profondeur de champ est essentielle en photographie. Pour un paysage, on choisira en général une grande profondeur de champ, alors que pour un portrait on réduira la profondeur de champ pour détacher le sujet du fond.
Lors de la prise de vue, l’ouverture de l’APN est toujours à son maximum. Pour évaluer la profondeur de champ, les APN experts disposent d’un bouton qui permet de voir l’image à l’ouverture réelle utilisée. Sur les APN compacts, cette possibilité n’existe pas, mais cela ne pose pas en général de problème car la profondeur de champ d’un petit capteur est toujours élevée.
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Mise au point
La mise au point est destinée à rendre net le sujet photographié. Elle est essentielle à la réussite d’une photo. Elle peut être réalisée manuellement ou automatiquement par l’appareil. Dans ce cas, l’objectif est équipé d’un moteur qui fait bouger certaines de ses lentilles en fonction des instructions fournies par le logiciel de l’appareil photo. Certains objectifs disposent d’un moyen de jouer manuellement sur la mise au point effectuée automatiquement par l’appareil.
Les objectifs disposent d’une distance de mise au point minimale en deçà de laquelle le sujet sera toujours flou. Cette distance est fonction de la focale. Elle est très courte pour certains objectif dits « macro » qui permette de photographier de très près (quelques centimètres, voire millimètres). La distance de mise au point maximale est toujours l’infini.
La mise au point est d’autant plus délicate que la focale est longue. En général, on recommande d’utiliser une vitesse de prise de vue minimale égale en centièmes de seconde à la focale de l’objectif (par exemple 1/200ème pour une focale de 200mm). En deçà, la photo risque d’être floue.
Certains objectifs sont équipés d’un stabilisateur d’image qui permet de corriger certains mouvements lors de la prise de vue. Ils permettent un gain de 2 à 4 vitesses : leur effet est similaire à la prise de vue avec une vitesse 2 à 4 fois plus rapide. Par exemple avec un 200mm, on peut faire une photo au 50ème de seconde alors que sans stabilisateur il faudrait au minimum travailler au 200è de seconde. Les objectifs stabilisés permettent donc de faire des photos nettes dans des conditions plus difficiles. Parfois cette fonction est assurée par l’APN lui-même par mouvement du capteur. Sur certains appareils, les 2 effets peuvent se cumuler.
♦ La qualité d’un objectif
La qualité des objectifs est très variable et certains objectifs sont meilleurs que d’autres.
Le piqué d’un objectif est son aptitude à rendre les détails d’un sujet photographié. Certains objectifs sont plus piqués que d’autres. Le piqué est variable suivant l’ouverture utilisé (voir précédemment). Mais le piqué d’une image dépend aussi de la précision de la mise au point et de la définition du capteur.
Parmi les défauts les plus courant des objectifs figurent les aberrations chromatiques. Celles-ci se manifestent par une frange de couleur épaisses de un à quelques pixels qui apparaissent sur les zones de fort contraste. Elle sont dues à un défaut de convergence des rayons lumineux suivant leur longueur d’onde : les rayons rouges et bleus ne sont pas parfaitement superposés. Les objectifs experts sont corrigés de ces défauts en utilisant des terres rares dans la construction des lentilles, mais ils sont en général couteux. Ces défauts peuvent être corrigés sur les photos soit par l’appareil lui-même, soit lors de leur traitement ultérieur.
Le flare est un défaut qui apparait dans certaines conditions de prise de vue. Il est dû à des reflets parasites latéraux sur les lentilles. Il se manifeste par des ronds lumineux sur les photos. On peut le limiter en utilisant un pare-soleil
Les lentilles frontales des objectifs sont sensibles à la poussière et aux rayures, qui peuvent dégrader la qualité des photos. On limitera ces risques en utilisant un filtre UV ou un filtre neutre visé sur l’objectif.
En ce qui concerne les APN à objectifs interchangeables (réflex ou hybrides), le choix des optiques est primordial : il est toujours préférable d’utiliser un objectif de qualité sur un boitier bas de gamme que l’inverse. Ceci est d’autant plus vrai que la technologie des objectifs évolue plus lentement que celle des boitiers et qu’un objectif est donc un investissement durable.