Photographie/Objectifs/Ouverture d'un objectif, éclairement des images, vignettage
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Fabricants et marques de produits et de matériels Personnalités du monde de la photographie Éditeurs de cartes postales photographiques Thèmes ▪
Bibliographie
■ préface - SOMMAIRE COMPLET ■ notions fondamentales et conseils pour les débutants ■ aspects esthétiques, thèmes photographiques ■ références scientifiques ■ photométrie, colorimétrie, optique ■ appareils, objectifs, éclairage, accessoires, entretien ■ procédés chimiques ■ procédés numériques ■ caractéristiques physiques des images, densité, netteté ■ compléments techniques et pratiques ■ photographie et vie sociale, histoire, enseignement,institutions, droit... | |||||
Le diaphragme
modifierPour reprendre l'expression de Marcel Bovis, le diaphragme est le « régulateur de la netteté » des images obtenues avec les appareils photographiques. Il s'agit d'un mécanisme permettant de faire varier le diamètre de l'ouverture par laquelle passe la lumière, ce qui permet aux photographes de maîtriser la profondeur de champ, c'est-à-dire l'étendue de la zone de netteté apparente située en avant et en arrière du plan de mise au point.
Nous verrons plus loin que pour augmenter ou diminuer cette zone de netteté, il faut respectivement fermer le diaphragme ou au contraire l'ouvrir. Malheureusement, le fait de fermer le diaphragme conduit à diminuer le flux lumineux qui pénètre dans l'appareil au moment de la prise de vue, ce qui n'est pas sans conséquence sur l'exposition de la surface sensible.
À de rares exceptions près, tous les objectifs destinés à la photographie possèdent un diaphragme qui présente les propriétés suivantes :
- il est centré sur l'axe optique ;
- il est perpendiculaire à ce dernier ;
- sauf cas particuliers, son ouverture se rapproche le plus possible d'un cercle parfait.
Le diaphragme est le plus souvent situé dans l'espace laissé libre entre deux lentilles, ce qui permet de le protéger des actions extérieures. Sa position longitudinale par rapport aux lentilles est très importante pour l'obtention d'images de qualité car elle influe sur divers paramètres, notamment sur la distorsion ; le choix de cette position doit être particulièrement bien étudié lors de la conception des objectifs à focale variable.
Dans les objectifs les plus simples, le diaphragme peut être une simple lame percée d'un trou ou d'une série de trous de diamètres croissants. Cette solution n'est pas très pratique mais elle présente tout de même l'avantage d'offrir des ouvertures parfaitement circulaires. Pour les autres, on utilise surtout des diaphragmes à iris constitués d’une série de lamelles métalliques mobiles dont la rotation simultanée est commandée par une bague ou par un moteur.
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A) Diaphragmes à vanne dit « Waterhouse »
B) Diaphragme à bande
C) Diaphragme à barillet -
Jeu de diaphragmes amovibles de type « Waterhouse » -
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Objectif ancien Voigtländer portant une fente pour l'introduction du diaphragme -
Diaphragme à bande (objectif Meyer Lysiostigmat 180 mm f/6,3) -
Diaphragme à barillet (objectif Anastigmat Koristka 182 mm f/18) -
Objectif Voigtländer avec diaphragme à barillet -
Chambre avec diaphragme à iris, 1820-1830 (Musée Nicéphore Niépce) -
Diaphragme à 6 lamelles d'un objectif de bas de gamme, l'ouverture est nettement hexagonale -
Diaphragme à commande électrique d'un objectif Canon 50 mm f/1,8 -
Diaphragme à 10 lamelles de l'objectif Leitz Summitar 50 mm f/2 -
Diaphragme à 15 lamelles de l'objectif Wollensak Oscillo-Raptar, destiné à la photographie des écrans d'oscilloscopes -
Diaphragme à 19 lamelles de l'objectif Carl Zeiss Jena Sonnar T 300 mm f/4 -
Mécanisme de commande et ouverture presque parfaitement circulaire d'un diaphragme à 19 lamelles -
Position du diaphragme entre les lentilles d'un objectif
Certains objectifs ne possèdent pas de diaphragme, mais une ouverture fixe ; c'est le cas par exemple pour les objectifs catadioptriques, pour l'objectif grand-angulaire extrême Hologon fabriqué par Carl Zeiss, ou encore pour des objectifs dédiés à des usages spéciaux et qui ne sont utilisés qu'à pleine ouverture (dans certains photocopieurs par exemple). Pour les arts graphiques on a longtemps utilisé des objectifs dont le diaphragme « à vanne » présentait une ouverture réglable rectangulaire ou carrée. Les paysagistes ont parfois utilisé des diaphragmes obliques permettant d'assombrir le ciel par rapport au sol et d'équilibrer ainsi les contrastes dès la prise de vues.
Aux débuts de la photographie, les diaphragmes étaient des composants indépendants des objectifs et on les montait en avant ou en arrière des groupes de lentilles. Cette disposition, jadis relativement courante dans le cas des chambres de grand format utilisées en studio, se retrouve dans certains systèmes à usage scientifique et surtout dans la plupart des appareils de bas de gamme dont les objectifs sont constitués d'une lentille unique ou d'un doublet achromatique. Lorsque ces appareils possèdent un diaphragme, ce qui n'est pas toujours le cas, celui-ci est forcément extérieur à l'élément optique ; on le place alors le plus souvent derrière la lentille ou le doublet, pour des raisons évidentes de protection.
L'ouverture relative
modifierCas des lentilles minces
modifierL'ouverture maximale d'une lentille mince est une donnée physique qui correspond au diamètre de son diaphragme lorsqu'il est totalement ouvert. Cependant, on ne l'utilise pas directement car des lentilles dont le diamètre d'ouverture maximale est identique mais dont la distance focale est différente donnent des images d'autant moins lumineuses que cette dernière est plus grande. Cela se comprend facilement si l'on considère que toutes choses égales par ailleurs, si ces lentilles reçoivent des flux lumineux identiques, elles les répartissent sur des surfaces d'image dont l'aire est proportionnelle au carré de la distance focale.
En pratique, on utilise l'ouverture relative, exprimée par l'inverse du rapport du diamètre d'ouverture à sa distance focale. Par exemple, un objectif ayant une distance focale de 50 mm et un diaphragme de diamètre 25 mm aura une ouverture relative de 50/25 = 2, ce que l'on note f/2. On parlera communément d'une lentille « ouverte à 2 ». À quelques détails près, cette définition reste valable pour tous les objectifs simples.
L'intérêt pratique de cette notion d'ouverture relative tient au fait que placées dans les mêmes conditions et quelles que soient leurs autres caractéristiques, diverses lentilles parfaitement transparentes donnent des images de même éclairement si leur ouverture relative est identique.
Diverses échelles ont été utilisées au fil des années. Sur les objectifs modernes, on trouve une partie des valeurs normalisées suivantes :
En passant d'une valeur à la suivante, le diamètre de l'ouverture est divisé par 1,414 (racine carrée de 2), de sorte que l'aire de l'ouverture est divisée par 2 ; il entre donc deux fois moins de lumière dans l'appareil. En fermant le diaphragme d'un cran (on dit par extension « d'un diaphragme »), on divise donc par 2 l'éclairement de l'image. Attention, la progression est géométrique et pas arithmétique : fermer d'un cran divise par 2, fermer de 2 crans divise par 4, de 3 crans, par 8, de 4 crans, par 16, et ainsi de suite.
Assez fréquemment, pour des raisons qui tiennent à sa conception, l'ouverture maximale d'un objectif est donnée par un nombre intermédiaire, par exemple 1,8 ou 3,5.
Remarquons au passage que si l'on ferme le diaphragme, son diamètre diminue tandis que le nombre représentant l'ouverture relative augmente, de sorte qu'il eut été plus logique d'utiliser l'expression « fermeture relative » ! Cependant, choisir le rapport focale / diamètre plutôt que l'inverse évite l'usage de nombres inférieurs à 1 qui seraient peu pratiques à lire, à utiliser ou à graver sur les montures (0,78, 0,126...).
Cas des objectifs complexes
modifierPour les objectifs complexes, comme nous le verrons, les choses sont un peu plus compliquées. La luminosité dépend non pas du diamètre vrai du diaphragme, mais du diamètre du faisceau lumineux axial qui pénètre dans l'objectif, autrement dit, du diamètre de la pupille d'entrée. Par ailleurs, une partie de la lumière est perdue en route lors de la traversée des lentilles, de sorte que la luminosité des images est moindre que ce qu'elle devrait théoriquement être. On distingue donc l'ouverture relative géométrique, qui répond aux définitions ci-dessus, et l'ouverture photométrique, qui tient compte des pertes lumineuses. Pour certains objectifs, la différence est très sensible ; cela pose des problèmes pratiques importants, au moins dans le domaine de la photographie professionnelle et de la prise de vue cinématographique.
Outre son influence sur la luminosité des images, la variation de l'ouverture agit considérablement sur leur netteté. Le diaphragme n'est nullement un organe de réglage de l'exposition, comme le pensent beaucoup trop de photographes débutants, mais bien plutôt un organe de mise au point qui permet de régler l'étendue de la zone de netteté des images ; cet organe a l'inconvénient d'arrêter beaucoup de lumière quand on le ferme. Tout ceci est expliqué en détail dans l'article consacré à la profondeur de champ.
Éclairement de l'image fournie par un objectif parfait
modifierLe calcul complet n'est pas conseillé aux lecteurs traumatisés par les mathématiques, donc pas assez « mathisés » plutôt que trop, et il peut être sauté sans conséquence grave. Les lecteurs plus téméraires trouveront ici leur bonheur :
pour en savoir plus : calcul de l'éclairement
On y démontre la formule ci-dessous :
E désigne l'éclairement de l'image tel que l'on peut le calculer. Cette formule montre notamment :
- que l’éclairement de l'image est proportionnel à la luminance L du sujet,
- qu'il diminue à partir du centre de l'image (α = 0) en allant vers les angles,
- qu'il dépend de l'ouverture relative n de l'objectif utilisé, quels que soient le format de la surface sensible et la distance focale de l'objectif,
- que si le grandissement g augmente, en même temps bien sûr que le tirage de l'objectif, l'éclairement du film ou du capteur diminue très vite ; ce phénomène est particulièrement sensible dans le cas de la macrophotographie.
Cercle de couverture
modifierUne expérience très facile à réaliser avec n'importe quel objectif consiste à former l'image d'une scène quelconque sur un écran blanc perpendiculaire à l'axe optique. On constate alors que cette image semble d'une qualité à peu près homogène à l'intérieur d'un cercle dont le diamètre dépend des caractéristiques de l'objectif utilisé. Au-delà de ce cercle la luminosité baisse très vite jusqu'à s'annuler complètement, en même temps que la netteté et le contraste se dégradent fortement.
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Une expérience simple montrant la formation du cercle de couverture d'un objectif ; une simple boîte à revues pour faire de l'ombre et un bout de carton blanc suffisent à la démonstration.
Il devient dès lors évident que l'étendue de la surface sensible utilisable avec cet objectif doit se situer à l'intérieur de ce cercle et à une certaine distance de sa périphérie, de façon que dans les angles du cadre l'image ne soit pas trop assombrie et/ou dégradée. Une couverture d'image beaucoup plus grande que le capteur permet de bénéficier à fond des qualités de la zone centrale de l'image, ou encore de permettre un certain décentrement ; en revanche une couverture d'image trop faible ne permet pas d'utiliser l'intégralité de la surface sensible.
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cercle de couverture d'un objectif -
En rouge, la zone couverte par une image 24 × 36 mm. À l'intérieur, en bleu, la zone couverte par un capteur au format Nikon DX -
Couverture assurée sur le format 24 x 36 mm par un objectif dédié au demi-format (DX, APS-C...)
Vignettage
modifierLe vignettage, ou vignetage, correspond à la diminution progressive du niveau d'éclairement de l'image formée par un objectif, en allant du centre de cette image vers sa périphérie. En pratique, il se manifeste donc avant tout aux angles et parfois sur les bords de l'image. Cet assombrissement est généralement considéré comme nuisible à la qualité des photographies mais comme toujours, il se trouve des artistes qui savent tirer profit de ce genre de défaut pour produire des images intéressantes ; on notera d'ailleurs que « vignettage » vient de « vignette », terme qui lui-même renvoie à « vigne ». Une vignette est un élément décoratif généralement sombre, représentant à l'origine le pampre de la vigne, et servant d'encadrement à un tableau, une estampe, une page de livre, etc. Au fil des années, les motifs des vignettes se sont considérablement diversifiés.
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Une vignette purement géométrique -
Une autre dans le style « Art-déco » -
Décor floral (passiflores) prêt à être rempli, peut-être par un mot doux, une dédicace... ou une photographie
Naturellement, les effets du vignettage sur les images sont en général nettement moins poétiques :
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Simulation du vignettage -
Paysage de Laponie fortement « vignetté » -
Le vignettage est particulièrement visible dans les zones de teinte uniforme
Quoique...
Les causes du vignettage
modifierOn considère usuellement qu'elles sont au nombre de 4.
Vignettage « naturel »
modifierIl résulte de la décroissance de l'éclairement selon la loi théorique en cos⁴ que nous avons rencontrée précédemment. L'angle considéré est celui que fait le faisceau lumineux tombant dans l'objectif avec l'axe de ce dernier. Si les rayons arrivent dans l'axe, l'angle est nul, son cosinus vaut 1 et il n'y a pas d'affaiblissement. Pour un angle non nul, par exemple 20°, le cosinus vaut 0,94 et en l'élevant à la puissance 4, on trouve 0,78, ce qui correspond à une perte relativement modérée. En revanche, pour un angle de 45°, cette valeur tombe à 0,25 et l'éclairement produit est donc 4 fois plus faible que pour les rayons axiaux, ce qui correspond à la fermeture du diaphragme de deux crans.
La figure ci-dessous représente la variation de l'éclairement selon la diagonale d'un format 24 x 36, pour différentes valeurs de la distance focale.
La perte de luminosité dans les angles est pratiquement nulle avec les téléobjectifs puissants, puisque tous les rayons lumineux servant à former l'image sont axiaux paraxiaux (peu inclinés par rapport à l'axe optique). Pour les objectif de très courte focale, capables de capter des rayons très obliques, la perte est en revanche considérable, au point de rendre nécessaire le recours à certains subterfuges. Pour utiliser l'objectif Hypergon de Goerz, il fallait mettre en place une sorte de cache en forme d'étoile monté sur un bras rabattable et le faire tourner à l'aide d'une poire pneumatique pendant la prise de vue. On a également utilisé des filtres gris neutre dégradés plus transparents au bord qu'au centre, et naturellement, de nos jours, on pratique couramment la correction du vignettage par voie informatique.
Les objectifs grand angulaires sont a priori ceux qui posent le plus de problèmes ; ils imposent parfois aux opticiens de réaliser de véritables exploits pour limiter ce défaut. Généralement, la disposition des lentilles est telle que la surface apparente de la pupille d'entrée est plus importante, par construction, pour les rayons les plus obliques que pour les rayons centraux. Puisque les faisceaux lumineux obliques voient leur efficacité réduite, il faut leur ouvrir plus grande la porte...
Cet effet se voit très bien sur les photos ci-dessous : l'ouverture du diaphragme de ce très grand angulaire de 17 mm Tokina destiné au format 24 x 36 apparaît en effet plus grande sur la vue oblique que sur la vue axiale. Ces deux vues sont rognées au ras du verre de la lentille frontale ; on remarque au passage que les lamelles sont quelque peu fatiguées car l'ouverture a pris une forme irrégulière au fil des années.
Certaines formules optiques permettent, comme ici, de « contourner » plus ou moins la loi en cos⁴. Par exemple, les objectifs grand angulaires destinés aux appareils reflex sont tous du type Retrofocus, selon une formule optique mise au point par Pierre Angénieux. Les lentilles sont avancées par rapport à la surface sensible pour rendre possible la mise en place et le mouvement du miroir. Cette formule, de type « téléobjectif inversé », permet en effet de réduire l'obliquité des rayons lorsqu'ils traversent l'objectif et donc de les diriger vers la surface sensible avec un angle d'incidence plus faible que si l'image était formée par un objectif de formule classique. Presque tous les objectifs destinés aux appareils de format « Four Thirds » entrent dans la catégorie des objectifs presque exempts de vignetage.
Dans le cas des objectifs à focale variable, le vignettage est plus important lorsque l'angle de champ augmente, donc lorsque la focale est réglée à son minimum.
Les objectifs télécentriques utilisés dans les systèmes de vision artificielle ou en métrologie échappent eux aussi à la loi en cos⁴, mais dans des conditions bien particulières et très différentes.
Vignettage optique
modifierLe faisceau lumineux qui traverse un objectif est toujours limité par diverses ouvertures qui peuvent être les barillets des montures des lentilles ou, bien sûr, le diaphragme. Ce dernier n'intervient pas lorsque l'objectif est utilisé à son ouverture maximale et c'est dans ces conditions que le vignettage optique est le plus important, en raison du phénomène dit « d'œil de chat » : en quelque sorte, on pourrait dire que les montures des lentilles avant font de l'ombre aux lentilles arrières et donc réduisent la transmission des rayons obliques.
Cet effet vient s'ajouter au précédent mais en fermant le diaphragme d'un ou deux crans, les montures des lentilles n'interviennent plus et le vignettage optique disparaît alors complètement.
- 1 - pleine ouverture, dans l'axe
- 2 - pleine ouverture, œil de chat modéré
- 3 - pleine ouverture, œil de chat très important
- 4 - en fermant le diaphragme, l’œil de chat disparaît
Mise en évidence de l’œil de chat sur une photographie de sources lumineuses ponctuelles avec une mise au point décalée. Ce phénomène est expliqué dans la page consacrée au bokeh.
Vignettage mécanique
modifierCe type de vignettage se produit lorsque les rayons obliques sont interceptés, volontairement ou non, par un élément étranger à l'objectif et situé devant lui. Les causes en sont multiples : montage d'un filtre de trop faible diamètre ou trop épais, montage d'un empilement de filtres, pare-soleil mal adapté ou cache disposé là de façon intentionnelle en vue de provoquer un assombrissement des bords, avec par exemple un effet « trou de serrure ».
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Vignettage dû à un pare-soleil inadapté -
Authentique trou de serrure ou cache ? On ne sait, mais vrai vignettage !
Le vignettage mécanique a un effet beaucoup moins progressif que les autres, particulièrement lorsque le diaphragme est très fermé, auquel cas la transition est très abrupte.
Vignettage dû à la surface sensible
modifier- Dans le cas des films, d'autres effets viennent s'ajouter à l'assombrissement des bords. D'une part, les rayons obliques sont davantage réfléchis sur la surface que les rayons axiaux ; d'autre part, ces rayons doivent traverser une épaisseur plus grande de gélatine, dans la couche de protection, avant d'arriver aux cristaux sensibles. Ces phénomènes, sauf cas particuliers, sont habituellement considérés comme de peu d'importance par rapport aux autres causes de vignettage et il n'existe d'ailleurs aucun moyen de les corriger.
- Dans le cas des capteurs numériques, il en va tout autrement. Le phénomène de variation de la réflexion en fonction de l'angle est plus important que pour les films car les surfaces des capteurs sont plus brillantes, mais surtout l'éclairement des photosites varie beaucoup avec l'angle d'incidence. Pour comprendre ce phénomène, on peut s'imaginer que les capteurs sont constitués d'un ensemble de boîtes cubiques sans couvercle et dont les fonds constituent les surfaces sensibles. Si ces boîtes ne reçoivent que des rayons axiaux ou paraxiaux, leurs fonds sont bien éclairés mais il n'en est pas de même si elles reçoivent des rayons obliques car l'ombrage provoqué par les parois latérales devient très vite important. Le logiciel de traitement d'images embarqué dans la plupart des appareils compacts numériques tient compte de ce phénomène lorsqu'il produit une image JPEG ou TIFF à partir des données du capteur. Pour les appareils reflex, c'est un peu plus compliqué, en raison des changements d'objectifs et donc des variations possibles des angles d'incidence sur la périphérie de l'image. Dans les capteurs des générations les plus récentes, les fabricants s'efforcent de rapprocher les éléments sensibles de la surface pour éviter ou minimiser ces effets d'ombrage ; l'adjonction de micro-lentilles permet aussi de concentrer la lumière aux endroits stratégiques.
Influence du diaphragme sur les divers types de vignettage
modifierIl est temps de faire le point pour permettre au lecteur de parcourir avec moins de naïveté certains textes qu'il pourra trouver ici et là dans la littérature destinée au grand public :
- le vignetage naturel est peu sensible aux variations de l'ouverture du diaphragme ;
- le vignetage optique disparaît lorsque l'on « visse » le diaphragme d'un ou deux crans ;
- le vignetage mécanique provoque des transitions d'autant plus brutales que le diaphragme est plus fermé,
- le vignetage dû à la surface sensible est à peu près indifférent au réglage du diaphragme dans le cas des films, mais il n'y a pas à notre connaissance de règle générale dans le cas des capteurs numériques.
Mesure du vignettage par les indices de lumination
modifierLe vignetage se mesure en tenant compte de la différence totale de luminosité entre le centre et les bords de l'image, et cette mesure n'a de sens que si l'on considère la surface effectivement enregistrée.
Par exemple, un objectif Canon EF conçu pour le format 24 x 36 mm peut être monté devant un capteur dit « APS-C » à peu près deux fois moins étendu et qui n'enregistrera que la zone centrale de l'image, là où le vignettage est le plus faible. Le résultat de la mesure sera donc très différent selon le cas : un objectif médiocre du point de vue du vignettage devant un film 24 x 36 sera peut-être très bon devant un capteur demi-format.
Il est commode de chiffrer le vignettage en utilisant les indices de lumination (IL) pour quantifier l'écart entre lez zones les plus sombres et les plus claires, donc entre les coins et le centre des images.
On admet communément qu'un vignettage de 0,1 IL est sans effet pratique. Ce phénomène devient nettement visible à partir de 0,3 IL et franchement gênant à 1 IL et au-delà. Rappelons que 1 IL correspond à une division ou une multiplication par 2, et correspond donc à une division de diaphragme en plus ou en moins.
Vignettage et agrandissement
modifierLes objectifs utilisés pour l'agrandissement présentent les mêmes défauts que les objectifs de prise de vues. Cependant, les conséquences ne sont pas les mêmes selon que l'on pratique les agrandissements à partir de négatifs ou à partir de positifs.
Tirage d'après négatifs
modifierÀ cause du vignettage introduit par l'objectif de prise de vues, les négatifs sont plus clairs dans les angles qu'au centre. Au moment de l'agrandissement, le phénomène inverse se produit : l'objectif de l'agrandisseur tend à assombrir les angles, mais comme ceux-ci sont « naturellement » trop clairs, les deux effets agissent en sens contraire et tendent donc à se compenser. Dans de nombreux cas, il faudra cependant affiner l'équilibre par un masquage des angles ou du centre, selon le sens du vignettage résiduel.
Tirage d'après positifs
modifierCette fois c'est le contraire qui se produit, les vignettages de l'objectif de prise de vues et de l'objectif de l'agrandisseur s'ajoutent, de sorte que les angles sont toujours trop sombres. Cet effet n'est pas forcément gênant et on peut même le mettre à profit, comme nous le verrons ci-dessous. Cependant, on préfèrera dans la plupart des cas rétablir l'homogénéité lumineuse du tirage en retenant le centre ou, ce qui revient au même, en surimpressionnant les angles. Seule la pratique peut permettre de bien réussir cette opération. On peut aussi, pour la production de photographies en séries, utiliser des masques, dont la réalisation parfaite n'est pas à la portée des débutants.
Vignettage intentionnel
modifierL'assombrissement des angles et des bords a l'avantage de ramener l'attention du spectateur vers la zone centrale, puisque comme nous n'avons pas manqué de le rappeler un peu partout dans ce livre, le regard est toujours attiré par les zones claires d'une image, qui doivent de ce fait être les plus intéressantes.
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Vignettage volontaire d'une photo prise avec un appareil Holga -
Vignettage manifestement provoqué ou accentué pour cette photo de couple pour concentrer l'attention sur le sujet principal -
Vignettage ajouté par voie informatique, pour les mêmes raisons
Suppression du vignettage par voie informatique
modifierLa modification du vignettage (augmentation ou plus fréquemment correction) est relativement facile par voie informatique. Le traitement peut se faire à différents niveaux :
Traitement du vignettage par le logiciel embarqué
modifierIl est aujourd'hui la règle pour pratiquement tous les appareils compacts à objectif non interchangeable. Puisque ce défaut peut se corriger facilement, les opticiens peuvent consacrer davantage d'efforts à la correction d'autres défauts tels que l'astigmatisme. Connaissant les caractéristiques de vignettage de l'objectif aux différentes focales et aux différentes ouvertures, le fichier JPEG construit à partir des données du capteur peut être rendu pratiquement homogène du point de vue de la luminosité. En pratique, d'éventuels défauts de cette correction peuvent être mis en évidence en photographiant une surface blanche éclairée de façon parfaitement uniforme. L'analyse de l'image obtenue grâce à la pipette à couleurs devrait montrer des valeurs constantes en tous points du champ, ce qui bien entendu n'est jamais rigoureusement le cas.
Traitement manuel en post-production
modifierDifférentes méthodes sont possibles si l'on ne connaît pas les caractéristiques exactes du vignettage présent sur une image donnée. Le principe est de créer un masque gris dégradé, sombre au centre et plus clair dans les angles, et de le superposer à l'image à corriger. Il faut en général un certain nombre de tâtonnements successifs pour obtenir un bon résultat.
Une astuce intéressante consiste à réaliser ce masque en photographiant avec le même objectif, réglé sur la même focale et le même diaphragme, une surface blanche uniforme. Le cliché obtenu est normalement plus sombre sur les bords qu'au centre, il faut le rendre archi flou pour éliminer le bruit et l'inverser pour en obtenir un négatif que l'on superpose à l'image de base. Reste généralement à en ajuster la luminosité et le contraste.
Traitement automatique en post-production
modifierLe logiciel bien connu DXO réalise la correction du vignettage (ainsi que de la distorsion) grâce à une base de données contenant, pour les principaux objectifs modernes du commerce, les caractéristiques de ces défauts en fonction de la focale et de l'ouverture utilisées sur l'objectif au moment de la prise de vue.
Correction « à la source », et question existentielle
modifierDe nombreux appareils reflex haut de gamme intègrent désormais la correction du vignettage lors de la création du fichier au format Jpeg.
Cas particulier des images assemblées
modifierLorsqu'une photographie résulte du montage d'un ensemble d'images prises avec un angle de champ plus réduit, par exemple dans le cas d'une photographie panoramique, la présence de vignettage dans les images de base donne des résultats qui peuvent être tout simplement catastrophiques.
On préfèrera évidemment cet autre panorama dont les raccords ne souffrent aucune critique et auquel on a affecté après coup un vignetage très étudié à caractère artistique, afin de mieux mettre en valeur la zone centrale :
Diffusion interne de la lumière, « flare »
modifierLe calcul théorique de l'éclairement de l'image, sous sa forme la plus simple, ne tient pas compte de la lumière parasite due aux multiples réflexions et diffusions qui se produisent à l'intérieur des objectifs sur les surfaces des lentilles, sur les montures des éléments optiques, les lamelles du diaphragme, etc.
Ce phénomène, appelé en anglais « flare », a pour principal effet de provoquer un éclairement parasite de la surface sensible. Si cet éclairement a peu d'effet sur les zones lumineuses de l'image, en revanche il influence beaucoup les ombres qui se trouvent éclaircies. Le contraste chute donc fortement dans les zones sombres de l'image, dont les fins détails se trouvent fortement altérés. Par ailleurs, cet éclairement parasite n'est généralement pas homogène et lorsque des sources lumineuses sont présentes dans le champ photographié, la diffusion générale s'accompagne souvent de cernes, de halos, de zones lumineuses annulaires, en croissant ou en étoile, qui peuvent en outre être colorées ou irisées.
Cette lumière parasite peut prendre des valeurs très fortes si les lentilles portent de nombreuses rayures ou encore si elles sont souillées. Il s'ensuit que les plus grandes précautions doivent être prises lorsque l'on doit effectuer le nettoyage des surfaces optiques d'un objectif.
Notons que certains photographes provoquent sciemment l'apparition d'un flare important pour adoucir leurs images, dans un but artistique. Un appareil reflex est alors quasi indispensable pour pouvoir juger de l'effet produit. La méthode la plus simple et la moins polluante consiste tout simplement à souffler sur l'objectif pour y former de la buée. Évidemment celle-ci ne tient pas longtemps et la diffusion de la lumière diminue au fur et à mesure que l'évaporation se produit. Le déclenchement doit donc se faire au bon moment. Certains photographes n'hésitent pas à utiliser un peu de vaseline, l'effet est alors permanent mais le nettoyage n'est pas très facile. Dans les années 1970, des photographes comme David Hamilton ont usé et parfois abusé de ces procédés, qui conduisaient à des images très douces et très typées.
Les objectifs qui comportent de très nombreuses lentilles sont particulièrement sujets aux diffusions internes et les premiers objectifs à focale variable, en particulier, donnaient volontiers des images très douces, souvent qualifiées de « molles ». De meilleurs traitements anti-reflets et des moyens de calcul très puissants ont permis d'atténuer ce phénomène.
Avec tous les objectifs, le flare augmente lorsque l'ouverture diminue. Une partie de la lumière qui forme l'image est diffusée par la surface sensible un peu partout à l'intérieur de la chambre de prise de vue et les lamelles du diaphragme la renvoient à nouveau vers le film ou le capteur. Plus le diaphragme est fermé, plus les lamelles interviennent et plus le contraste de l'image baisse. Les objectifs très lumineux sont plus sensibles que les autres à ce phénomène en raison de la surface très importante occupée par les lamelles lorsque le diaphragme est fermé.
Les capteurs numériques, dont la surface est par construction beaucoup plus lisse et brillante que celle des films, favorisent l'apparition du flare.
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Exemple de « flare » -
Exemple de « flare » -
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La présence du soleil ou d'une autre source lumineuse intense dans le champ provoque la formation d'une sorte de halo par suite des réflexions multiples qui se produisent sur les surfaces des lentilles ; ce halo est particulièrement visible dans les zones sombres de l'image
Le rôle du pare-soleil
modifierUne bonne partie du flare est due à la lumière parasite qui pénètre trop obliquement dans l'objectif pour contribuer à la formation de l'image que l'on souhaite enregistrer. Il faut donc autant que possible éviter l'entrée de cette lumière et c'est pourquoi l'usage d'un pare-soleil est hautement recommandable. Les constructeurs d'appareils s'abstiennent souvent de proposer cet accessoire à leurs clients, histoire de faire baisser les coûts, alors qu'il faudrait au contraire le livrer systématiquement avec chaque objectif !
Il est tout-à-fait étonnant de constater à quel point le rôle du pare-soleil est méconnu. Beaucoup de photographes achètent des optiques de qualité munies de pare-soleil qu'ils oublient ou négligent d'utiliser. Pourtant, il suffit de faire quelques essais avec et sans cet accessoires pour être archi-convaincu de son utilité ! Même si, dans quelques situations très particulières, il n'apporte rien et peut même créer des problèmes, dans la plupart des cas, il peut supprimer les taches lumineuses et les images fantômes qui résultent de réflexions parasites et réduire le flare, ce qui préserve les contrastes, la netteté et les couleurs. Si les premières sont le plus souvent évidentes dans le viseur, il n'en est pas de même du second, dont les effets sont plus subtils, mais tout aussi réels et dommageables.
Le pare-soleil doit évidemment être adapté à l'objectif. Un pare-soleil trop court n'assure pas une protection suffisante, mais un pare-soleil trop long arrête une partie de la lumière utile et les coins de l'image se trouvent assombris par suite du phénomène dit de « vignettage ». La protection d'un zoom est toujours problématique, surtout s'il offre une grande variation de focale ; le pare-soleil d'origine est naturellement le mieux adapté et il faut donc se méfier des « génériques ».
Les pare-soleils échancrés sont actuellement à la mode, leur forme est étudiée au mieux pour chaque objectif ; attention, même si leur système de montage est identique, ils ne sont généralement pas interchangeables d'un objectif à un autre. Beaucoup de photographes se demandent à quoi peut bien servir le volet amovible situé en bas de nombreux pare-soleil. C'est bien entendu qu'ils n'ont jamais équipé leur objectif d'un filtre dégradé ou d'un filtre polarisant ; ces filtres sont en effet montés dans des bagues tournantes et il faut les orienter juste avant la prise de vue, ce qui peut se révéler acrobatique si le passage des doigts n'est pas prévu. Pour ceux qui n'ont jamais utilisé de tels filtres, il n'y a pas de punition assez sévère !
Sur de nombreux appareils, le pare-soleil doit être retiré lorsque l'on utilise le flash, sous peine d'obtenir une zone d'ombre à la partie inférieure de l'image.
Les prix des pare-soleil du commerce sont souvent dissuasifs, pour ne pas dire totalement délirants. Comment en effet ne pas se poser de question quand un simple morceau de plastique est proposé à un prix de plusieurs centaines d'euros ? En fait, peu importe le matériau, pourvu qu'il fasse suffisamment d'ombre sur l'objectif et qu'il soit convenablement découpé pour ne pas assombrir certaines parties de l'image. Un site propose des patrons de pare-soleils que chacun peut fabriquer facilement à l'aide de carton noir et adapter à ses objectifs : http://www.lenshoods.co.uk/
Images en réserve
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diaphragme à deux lamelles d'une ancienne caméra video -
divers types de diaphragmes à iris -
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