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Objectifs : la guerre des nombres

Article rédigé par Grumot, le 20/06/2007.Voir son profil

Où à quoi correspond matériellement ce qu'on lit sur un objectif...

Suite à divers posts érronés à ce sujet, il convient de rendre à Paul ce qui est à Pierre... Euh... Enfin de rendre à César ce qui est à Jules (ou le contraire), ad honores.




- 50mm, f/1.4 qu'est-ce que cela signifie exactement ?
- la focale f vaut 50 mm et le diamètre du diaphragme vaut 50/1.4 = 35.7mm




La focale (ou distance focale)

Pour la focale, tout le monde est d'accord ou presque. Bien qu'on ne sache jamais trop à quoi correspond physiquement exactement la focale, on sait qu'un grand angle a une focale courte et un télé une focale longue.
Physiquement, si on voulait quelque chose de plus quantitatif, il faudrait se rapporter au fonctionnement de la camera obscura (chambre noire ou sténopé). Pour ce qui nous concerne, un objectif de 200 mm est équivalent à une chambre noire équipée d'un trou à 200 mm du plan film.




Du coup, si on sait qu'on est en 24x36 (ou moins pour les réflex non full frame et autres bridges ou compacts), connaissant la taille de son capteur, on arrive directement à remonter à l'angle d'ouverture. C'est mâgique, c'est de la trigonométrie, si vous êtes à l'aise avec la fonction tangente, vous devriez y arriver.
Nota bene : la définition stricte de la focale est tout autre, c'est en réalité pour une lentille mince (donc pas un objectif photo) la distance à laquelle viennent focaliser des rayons lumineux qui viennent d'infiniment loin, et pour un système épais (objectif d'appareil photo), c'est la distance entre le plan principal et ce point de focalisation. Reportez-vous à la littérature spécialisée (optique géométrique) pour plus de détails.

Assez universellement, la focale est notée f. On pourra dire un objectif de focale f=50mm.
Pour un zoom, on règle l'objectif à une focale donnée comprise entre les deux valeurs extrêmes en fonction de l'angle d'ouverture que l'on veut avoir pour le cadrage. Pour les zooms utilisés sur les APN, on a souvent accès après la prise de vue à la focale dans les données EXIF de la photo.



Le diaphragme (ou nombre d'ouverture)

C'est ici que les choses se compliquent légèrement...

En introduction ou en parallèle, il est utile de se rapporter à l'article de Jeff sur le diaphgrame.

Sur votre objectif, vous pouvez lire par exemple
50mm - f/2

On vient de le voir, "50 mm" représente la focale et indique plus ou moins directement l'angle d'ouverture de l'objectif pour une taille de pellicule/capteur donnée.

"2" est le nombre d'ouverture et il va nous renseigner sur la quantité de lumière que l'objectif laisse passer. Par définition, si le nombre d'ouverture est 2, le diaphragme va être capable de s'ouvrir de f/2 mm. On entend par diaphragme la taille de l'iris que l'on voit en regardant l'objectif par le côté filtre.

Remarque : parfois, sur les objectifs, il est noté 1:2 au lieu de f/2. 1:2 signifie bien évidemment 1/2 et est appelé "ouverture relative". C'est seulement une autre définition pour l'inverse du nombre d'ouverture.

Ici, en gardant notre exemple :
Pour notre objectif de 50mm à f/2
- f vaut 50 mm
- on en déduit que le diaphragme qui vaut f/2 ouvrira donc de 25 mm.

Pour ce qui est des nombres successifs d'ouverture de diaphragme...
Sur les vieux objectifs d'appareil photo, on peut lire quelque chose comme ceci :



Pour les appareils modernes, le principe est exactement le même, sauf qu'il est géré automatiquement.
Cette suite de nombres correspond à des valeurs de nombre d'ouverture pour lesquelles la lumière qui entre dans l'objectif est à chaque fois multipliée par deux.

La lumière qui entre dans le diaphragme est proportionnelle à la taille de l'ouverture... donc à l'aire du diaphragme. Or cette aire est proportionnelle à la taille du diaphragme au carré (et oui ! ce serait un volume, ce serait proportionnel à la taille du diaph au cube)
Donc si on veut que deux fois plus de lumière rentre, il faut que le carré de la taille du diaph soit multiplié par deux, donc que la taille du diaph elle-même soit multipliée par racine de deux...
... Et OOOOooooh ! miracle ! quel est le rapport entre deux valeurs de diaph successives ? racine de deux !
En effet :
1.4 x racine(2) ~ 2
2 x racine(2) ~ 2.8
2.8 x racine(2) ~ 4
etc...

En poussant un peu plus loin et en faisant le parallèle avec le temps d'exposition, vu que deux fois plus de lumière rentre quand on expose deux fois plus longtemps, si on regarde les incréments de diaphgrame dans la photo ci-dessus, on en déduit que le capteur sera illuminé avec la même intensité pour les valeurs de diaph et d'expo suivantes :
- pose de 1/25e à 4
- pose de 1/50e à 2.8
- pose de 1/100e à 2
...

Et voilà !


Pour finir

Certains zooms présentent des caractéristiques qui semblent un peu plus complexes, comme par exemple ce vieux minolta d'avant Jésus-Christ :



La focale peut être fixée entre 35 et 105 mm.
L'ouverture max à 35 mm sera de f/3.5 soit un diamètre de diaphragme de 10 mm et l'ouverture max à 105 mm sera de f/4.5 soit un diamètre de diaphragme de 23.3 mm.


Ce petit compte rendu est un assomoir de nombres (d'où le titre), mais il semblait nécessaire. Il n'a malheureusement pas la prétention d'être exhaustif (loin de là !) mais serait plutôt une introduction pour ceux qui veulent aller plus loin dans la théorie de l'optique géométrique qui régit la prise de vue.


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  #2  
non lus 20/06/2007, 16h06
Jeff.
 
Messages: n/a
Photiz
Merci pour ce tuto. +200 photiz
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  #3  
non lus 20/06/2007, 17h30
Avatar de neme$y$
Membre
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Messages: 655
3804 Photiz
merci a toi Grumot, pour cette explication !!
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  #4  
non lus 20/06/2007, 17h57
Avatar de Engel
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: d50 18-50+55-200
 
Messages: 280
1845 Photiz
Waouhhhhh.... le tuto qui tue les neurones
Je vais le relire quelques fois avant d'arriver à comprendre.
T'es prof de math ?
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  #5  
non lus 20/06/2007, 18h07
Blackboulé
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
Matériel: Sony DSLR α100 + 18/70 + 75/300 + 50mm-f/1.7
 
Messages: 4 042
26326 Photiz
Bravo, je sais maintenant pour quel article je voterai la semaine prochaine : en effet, difficile de faire mieux....
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  #6  
non lus 20/06/2007, 19h01
Avatar de Pi Production
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Ma pratique de la photo: Passionné de photo
Matériel: Canon 5D Mark II
 
Messages: 4 591
39354 Photiz
+1 avec n1ko, merci pour les infos
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  #7  
non lus 20/06/2007, 20h06
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: EOS
 
Messages: 1 883
14775 Photiz
Je ne pensais pas que balancer autant de formules puisse faire plaisir
Merci beaucoup les gars
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  #8  
non lus 20/06/2007, 20h47
Avatar de Gaetan
Magister populi
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
 
Messages: 3 778
999967154 Photiz
bouh la poussière sur les objos !!

je rigole, merci pour ce tuto
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  #9  
non lus 20/06/2007, 20h51
Avatar de Zeech
Membre
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Matériel: Sony α100 - 18-200 + 50 mm
 
Messages: 156
1315 Photiz
+1 avec n1ko et pi production et les autres aussi
Muchas Gracias
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  #10  
non lus 20/06/2007, 21h26
Avatar de aldamir
Membre
Ma pratique de la photo: La photo est mon métier
Matériel: Leica / Canon
 
Messages: 376
3365 Photiz
voila un article qu'il est bien ! Bravo
c'est agréable de revenir aux sources.
l'optique guide toute la photographie on en est maintenant convaincu ( si ce n'était pas encore le cas...)
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  #11  
non lus 21/06/2007, 04h50
Avatar de Chapal
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique régulière
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Messages: 1 168
7523 Photiz
wooow sympa
j'avais jamais vu que le diaph marqué f/... , le f c'était la focale...
Ca explique aussi pour quoi un 500mm F/2.8 est gros (18 cm de diamètre )
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  #12  
non lus 21/06/2007, 09h07
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: EOS
 
Messages: 1 883
14775 Photiz
Citation:
Posté par entraks Voir le message
bouh la poussière sur les objos !!

C'est clair, j'ai honte
mais le 50 de la photo c'est un caillou que j'ai ressorti d'un carton juste pour la photo... et j'ai perdu avant-hier ma p'tite poire à brosse...
j'veux ma poaaaaare !

En plus après je me permets de faire des tutos sur la poussière dans les réflex... la honte.
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  #13  
non lus 21/06/2007, 09h13
Avatar de Lew
Lew Lew est déconnecté
Membre
Ma pratique de la photo: Passionné de photo
Matériel: D7100, 18-200 VR, 50/1.8, SB600, macro 90, UGA 10-24
 
Messages: 1 307
10160 Photiz
Bravo bravo ! très bien expliqué j'ai enfin tout pigé !
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  #14  
non lus 21/06/2007, 09h34
Avatar de paralax
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Matériel: Canon 600 D sigma 2.8 24-70, Canon 18-135 IS, 50 f1.8
 
Messages: 195
1335 Photiz


merci à toi pour ce tuto bien clair.

il faut se focaliser sur l'ouverture d'esprit aussi !
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  #15  
non lus 21/06/2007, 10h57
Membre
Ma pratique de la photo: Pratique occasionnelle
Matériel: EOS
 
Messages: 1 883
14775 Photiz
Après courte mise au point, nos objectifs, bien que contrastés, sont clairs. Nous nous focaliserons effectivement sur l'ouverture.
ça fait discours politique
merci paralax
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