Comment fonctionne une caméra ? Cours de photographie numérique - Page 1

Fonctionnement d’ un appareil photographique

La caméra se compose essentiellement d'une boîte (boîtier), placé arrière l'objectif qui, à l'extrémité opposée, a un support d'enregistrement (film ou capteur)

La lumière pénètre par l'objectif et forme sur le capteur (ou film) une image, réduite et renversée, de l'objet placé devant la lentille.

Dans la figure la longueur focale est la distance entre le point où se croisent les rayons (le plan focal de l'objectif) et le support d’enregistrement.
On a :
e = f, lorsque on a d = infini ( l’objet est situé à une distance infinie ou à une grande distance),
e > f, et d < infini


Derrière la lentille ( mais avant le support d’enregistrement) est placé un autre mécanisme (obturateur) qui s'ouvre à la lumière et après se ferme pour en bloquer le passage.

A l’ intérieur de l’objectif il y a un autre mécanisme (diaphragme) qui sert à régler le diamètre du « trou » où passe la lumière

Une photo pour être techniquement correcte doit être:

  1. correctement exposée, ni trop claire ni trop sombre, le capteur (ou film) doit recevoir la juste quantité de lumière.
  2. nette : c'est-à-dire qui doit reproduire «adéquatement» les détails, même les plus petits. .
    Pour avoir ce résultat il faut respecter trois conditions :

    1. l'image n’a pas de « flou de bougé» : l'obturateur doit rester ouvert pendant un temps suffisamment court pour l’éviter.
    2. l'image ne doit pas être hors foyer : la distance entre l‘objectif et le capteur (ou film) doit être réglée en fonction de la distance entre le sujet et l'objectif.
    3. le support d'enregistrement (film ou capteur) doit être capable d'enregistrer les détails transmis par l'objectif.

Cette dernière condition peut être influencée par le photographe seulement par le choix de la sensibilité (en ISO) du capteur ( ou du film).
Une sensibilité plus élevée signifie moins de définition et vice-versa. Les appareils photo numériques consentent le choix de la sensibilité qui peut être réglée à chaque coup. Pour les photos argentiques le choix sera fait au moment du choix du film et ne peut pas être modifié que par la substitution du film.
Il convient de noter d'abord que la capacité des appareils numériques à reproduire les détails transférés de l'objectif dépend, plus encore que de la sensibilité choisie, de la qualité du capteur et de deux autres éléments (le processeur et un logiciel ) qui traitent les signaux enregistrés par le capteur. On peut ainsi comprendre à quel point leur capacité dépend du choix du modèle d'appareil photo acheté et qui ne peut pas être modifiée en suite… sauf si vous achetez un nouvel appareil photo.

L'exposition

L'exposition dépend du choix de deux valeurs: diamètre du diaphragme et temps d’ exposition du capteur (ou film) à la lumière

Le diaphragme Comme déjà mentionné, le diaphragme est le « trou » par lequel passe la lumière lorsque l’obturateur est ouvert. Mais comment exprimer son diamètre ? Il est exprimé comme une fraction de la focale de l'objectif. Par conséquent, si le diaphragme est f = 4, cela signifie que son diamètre est 1/4 de la focale de l'objectif. Pour un objectif de 52 mm de focale vous avez 52 : 4 = 13 mm. Puisque le diaphragme est exprimé par le dénominateur, on peut bien comprendre que plus le dénominateur est petit, plus grande est le « trou » et, donc, la quantité de lumière transmise, et vice-versa.

Vitesse de d’obturation ou temps de pose Les temps d’exposition, bien que donnés en nombres entiers, représentent, leur aussi, le dénominateur d'une fraction dont le numérateur est 1.
Partant, 60 signifie que le l’obturateur restera ouvert pour 1/60 de seconde. Donc, pour les temps aussi, c' est à noter que les nombres les plus élevés, correspondent à une exposition plus brève. Et vice-versa.
Une correcte exposition peut être réalisée par une série de couples Temps/Diaphragme.
Chacune des couple suivant donnera la même exposition pour une situation d’éclairage donnée.

  Diaphragme  = 2,8 --- 3,5  ---  4 --- 4,5 ---  5 6 --- 6,3 --- 8 --- 9 --- 11 --- 12 --- 16 --- 18 --- 22 
 
 
                    
 Temps =     1/2000      -     1/1000   -       1/500 -        1/250   -   1/125  -       1/60    -     1/30 

Bien que chaque couple temps / diaphragme ci-dessus indiquée (2,8 - 1 / 2000, etc.) fournit la même exposition : le choix ne sera pas indifférent : il devra être effectué en considérant la situation existante pour chaque prise de vue :
a) sujet en mouvement = temps bref ( 125 – 250- 500 etc.)
b) les conditions d'éclairage : lumière faible = temps long et/ou diaphragme large ( 2,8- 4 - 5.6)
c) les préférences personnelles :
- arrière-plan flou = diaphragme bien ouvert (2,8- 4) et , donc, temps bref.
- sujet et arrière-plan nets : diaphragme petit (11- 16) et temps plus long.

Les diaphragmes moyens (3,5 – 4,5 -6,3 etc.) nécessitent des temps intermédiaires. Ceux-ci ne figurent pas dans la table précédente, mais les appareils numériques offrent un choix très large de valeurs intermédiaires. Partant, le photographe , n’aura aucune difficulté à régler l’exposition en fonction du diaphragme choisi.
Il faut enfin préciser que le temps d’exposition dont le photographe peut disposer sont beaucoup plus nombreux : Presque tous les appareils disposent de temps d’exposition beaucoup plus longs de ceux mentionnés dessus : 1/15- 1/8 – 1/4 - 1/2 - 1 – B.
Avec eux, il est toujours conseillé d'utiliser un trépied. Il est absolument essentiel avec le temps B car l’obturateur reste ouvert jusqu'au moment où vous relâchez le bouton de déclenchement .

Cela permet des poses aussi très longues : 10, 20, etc. minutes. Le reflex numérique ont toujours le temps B.

NB. Rappelez que les valeurs du temps d’obturation sont exprimées par le dénominateur d'une fraction, et que chaque valeur double ou diminue à la moitié la quantité de lumière qui atteint le capteur ou le film.
Ainsi, par exemple :
f = 5,6 fournit une lumière double de f = 8 et f = 8 le double de f = 11, etc.
Un temps de 60 (1/60) donne une quantité de lumière double de 125 (1/125), 125 est le double de 250 , etc.

Pour déterminer l'exposition correcte les appareils numériques et ceux traditionnels sont désormais tous équipés d'un posemètre qui nous alerte si les données du réglage établis ne sont pas corrects : soit si le réglage a été décidé complètement par le photographe, soit si on a choisi seulement le diaphragme et la caméra a établi le temps correspondant (ou vice-versa).
Il y a aussi des caméras qui donnent la possibilité de régler, sans aucune intervention humaine, la couple temps /diaphragme que l’appareil répute être correcte sur la base des indications fournies par le posemètre ( automatisme total). Ce système ne vous permet pas de personnaliser la photo.

La mise au point

Les reflex donnent la possibilité de faire la mise au point manuellement, comme les appareils photo traditionnels, tournant une bague. Le bon réglage de la mise au point peut être constaté directement dans le viseur ou, parfois, grâce à un signal lumineux qui clignote lorsque on est hors foyer .
Dans les appareils à film il y a généralement un dispositif diffèrent qui facilite la mise au point : l'image est fendue ou dédoublée si la mise au point n’est pas précise.
Les appareils traditionnels permettent aussi de réaliser la mise au point manuellement tout simplement en faisant correspondre l'échelle métrique situé sur une bague avec un point situé sur l’objectif. Cette possibilité, très utile en circonstances déterminées, n’est pas présent, généralement, sur le reflex numériques.
Tous les appareils numériques ont un système de "autofocus" qui permet , par une légère pression sur le bouton de déclenchement, d’ obtenir une mise au point parfaite sur ce qui est au centre du viseur ou, pour les appareils plus sophistiquées, même sur d'autres zones ou, encore, de réaliser un réglage sur une distance moyenne entre plusieurs zones sélectionnées.
Ce système était déjà présent sur de nombreux appareils à film.

Rappelez-vous que, tous ces systèmes réalisent la mise au point en variant la distance "e" entre le support d'enregistrement (film ou capteur) et l’ objectif.

Le support d'enregistrement

Le support d'enregistrement des appareils numériques est un capteur composé de nombreuses cellules (les pixels - techniquement photosites).
Tout le monde peut comprendre, intuitivement, qu'un petit nombre de pixels se traduira en une netteté d'image inférieure. Pourtant il est une grave erreur de penser que la netteté d’une image dépend exclusivement ou principalement du nombre des pixels dont dispose le capteur.
Il n’ est jamais suffisant de souligner que la qualité est principalement affectée par l'objectif qui est celui qui transmet toute information au capteur. Le capteur ne peut que garder au maximum ce qu'il reçoit. Bien sûr, il est incontestable qu'un objectif excellent ne sera pas suffisant pour obtenir une bonne image, si le capteur n'est pas en mesure d'enregistrer ce qu'il a reçu.
Le problème est tout à fait analogue à la photographie sur pellicule : un mauvais film, ne peut pas enregistrer correctement les informations reçues de l'objectif. L'analogie peut aller plus loin : un petit capteur (objectif e logiciel identiques) fournit une qualité d'image plus faible que celle donnée par un capteur plus grand, bien que pour des raisons très différentes respect à une image sur film.
La photographie numérique est caractérisée par deux éléments techniques qui n’existent pas dans la photo argentique :
Le processeur et le logiciel. Ils sont eux qui traitent les impulsions générées par les pixels situés sur le capteur.
Il est facile de comprendre combien la vitesse et la qualité du traitement dépend largement de ces deux éléments auxquels est confiée la tâche d'interpréter les signaux reçus et de réaliser les processus pour produire le fichier qui sera enregistrée sur la carte mémoire.

Les objectifs de ce cours ne permettent pas d'aborder dans cette page, ces aspects purement techniques.
Une évaluation plus précise de l’importance réelle des pixels et une définition plus complète du «pouvoir résolvant» sont traitée dans les dernières pages du cours.
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