Photo pratique : La gestion de la lumière

Pause estivale oblige, cette série d’articles de vulgarisation sur la photographie s’était arrêtée au chapitre du capteur numérique.

Dans ce nouvel article, nous allons aborder une notion qui pourrait paraître simple mais qui n’est finalement pas si facile à expliquer. Il s’agit aujourd’hui de parler des mécanismes qui concourent à l’exposition du capteur à la lumière.

En fait, l’exposition du capteur à la lumière est le produit de deux paramètres :

1. L’éclairement, mesuré en Lux, c’est-à-dire la quantité de lumière incidente au travers de l’objectif. Ce paramètre est piloté par un dispositif appelé diaphragme.
2. La vitesse d’obturation, mesurée en secondes, c’est-à-dire le temps pendant lequel le capteur va être soumis à la lumière incidente. Ce paramètre est piloté par un dispositif appelé l’obturateur.

Un troisième paramètre intervient dans le réglage de l’exposition. Il s’agit de la sensibilité du capteur, autrement dit de l’aptitude de ce dernier à réagir à une quantité de lumière donnée.

Diaphragme et ouverture

Le diaphragme est le mécanisme qui permet de laisser entrer plus ou moins de lumière à travers l’objectif. Il est composé de plusieurs lamelles qui font une rotation en fonction du réglage choisi.

En modifiant le diamètre du diaphragme, vous contrôlez la quantité de lumière qui entre dans l’appareil, et donc de la luminosité résultante de votre image.

Sur d’anciens objectifs, ce réglage s’effectuait manuellement, au moyen d’une molette. Dorénavant, le diaphragme est commandé électriquement par l’électronique du boitier.

Le paramètre associé à ce mécanisme de contrôle de la quantité de lumière incidente s’appelle l’ouverture.

La valeur de l’ouverture est matérialisée par un nombre décimal qui s’obtient en divisant la longueur de la focale par le diamètre du diaphragme. L’ouverture maximale correspondra donc approximativement au rapport de la longueur focale par le diamètre de la lentille frontale de l’objectif. C’est cette valeur qui est inscrite sur votre objectif (1). Elle est généralement notée f/x.x ou encore 1:x.x

Comme ceci est indiqué sur l’illustration ci-contre (cliquez sur l’image pour l’agrandir), on remarquera que, plus le diaphragme est fermé (moins la quantité de lumière est importante) et plus la valeur d’ouverture sera grande.

Un objectif dont l’ouverture maximale est de 1,4 sera donc plus « lumineux » qu’un autre dont l’ouverture maximale sera de 3,5 (il sera également plus cher…!).

Dans le cas d’un zoom, l’ouverture maximale va donc dépendre de la focale utilisée à un instant donné. Ceci explique que les indications fournies sur l’objectif comportent deux valeurs, associées chacune aux deux valeurs extrêmes de focales possibles.

Ainsi par exemple, pour un zoom 17-85 mm (voir ci-contre), l’ouverture maximale sera notée 1 :4.5-5.6, ce qui signifie qu’à 17 mm l’ouverture peut aller jusqu’à f/4.5, tandis qu’à 85 mm elle ne pourra pas descendre au-dessous de f/5.6.

Vitesse d’obturation

Appelée également temps de pose, la vitesse d’obturation indique la durée pendant laquelle la surface sensible (le capteur ou la pellicule) est exposée à la lumière. Sur les anciens reflex, elle se réglait par une molette (voir ci-contre), dorénavant c’est l’électronique qui s’en charge…!

L’ajustement du temps de pose n’est pas uniquement nécessaire pour réguler la lumière incidente, et donc contribuer à une optimisation de l’exposition. En effet, le but est également, et avant tout, d’obtenir des images les plus nettes possibles, et en particulier lorsque les sujets photographiés sont en mouvement. Le choix d’ajuster l’ouverture plutôt que le temps de pose est le dilemme cornélien du photographe. 😉 On abordera plus loin cet aspect.

Ainsi, avec un temps de pose long (exemple 1 seconde), la lumière qui arrivera sur le capteur sera plus importante et, si un sujet est en mouvement, ce dernier sera restitué de manière floue (autrement dit, ses différentes positions dans l’intervalle de temps seront visibles sur l’image obtenue). Inversement un temps de pose court (exemple 1 millième de seconde) permettra de figer sur l’image les sujets en mouvements.

Ceci étant, lorsqu’on est amené à travailler dans des zones peu éclairées, que l’utilisation du flash n’est pas souhaitée, et que l’on se trouve au-delà de ce qu’il est possible  en terme d’ouverture, la réduction de la vitesse d’obturation est une solution, à condition qu’il n’y ait pas d’objets en mouvement et en stabilisant au mieux l’appareil (sur un trépied par exemple).

Les vitesses d’obturation sont exprimées en secondes et sont généralement comprises entre 30 et 1/4000 (certains appareils haut de gamme permettent d’aller au-delà). Il existe souvent une option qui permet de piloter soi-même la durée d’ouverture, c’est-à-dire de laisser l’obturateur ouvert tant que l’on maintient le déclencheur appuyé. Cela s’appelle Bulb ou encore Pose-B, bien pratique pour les photos de nuit.

Le mécanisme qui permet de gérer le temps de pose s’appelle l’obturateur. Sur les appareils photo numériques de type reflex, on trouve parfois deux obturateurs : un mécanique et un électronique. Sur les compacts, on ne trouvera qu’un obturateur électronique. Voir sur le site de Luxorion une discussion très détaillée sur les deux types d’obturateurs, les avantages et les inconvénients.

Avec l’obturateur électronique c’est un signal électrique qui va activer ou désactiver le capteur numérique de l’appareil photo. C’est l’obturateur le plus précis et le plus réactif, capable d’agir sur une très large plage de vitesses.

Sur la plupart des reflex numériques, l’obturateur électronique est couplé à un obturateur mécanique de type rideau, que l’on appelle aussi obturateur plan focal. Il se trouve près de la surface sensible, de la pellicule ou du capteur. Son action détermine ainsi le temps de pose, plus ou moins long selon le réglage que l’on a sélectionné.  On trouve deux types d’obturateurs mécaniques plan focal : celui à lamelles métalliques, et celui à rideau. L’obturateur à lamelles métalliques est le plus répandu sur les reflex numériques.

Sensibilité du capteur

Si l’ouverture et le temps de pose ont un impact direct sur la régulation de la quantité de lumière qui arrive sur le capteur, ce n’est pas le cas pour la sensibilité, laquelle est une caractéristique inhérente au capteur lui-même.

La sensibilité détermine la réactivité à la lumière de la surface sensible, c’est-à-dire le capteur ou la pellicule en argentique. Ce paramètre est mesuré par une valeur numérique dont l’unité est l’ISO(2). On verra donc des sensibilités de 100, 200, 400, 1600, etc… Plus le nombre est élevé plus le capteur est réactif, ce qui veut dire qu’il se suffira de moins de lumière pour obtenir une exposition correcte.

Avec les pellicules argentiques on parlait de « rapidité », ce qui correspondait bien au temps plus ou moins long que mettait le support chimique pour réagir à la lumière. Autant il convenait de bien choisir son film avant de s’en servir (en fonction des conditions de prise de vues présumées), autant, avec le numérique, ce paramètre peut être changé à volonté, voire même ajusté automatiquement par l’électronique du boîtier. En fait, le capteur ne devient pas plus ou moins sensible, il ne fait que moduler l’amplification du signal électrique de sortie de chaque pixel.

Avec les pellicules argentiques, « monter en ISO » entrainait l’apparition de « grain » sur la photo, c’est à dire une photo où les pigments sensibles apparaissaient plus ou moins.

Curieusement ce phénomène existe également avec les capteurs numériques mais pour une autre raison. En effet l’amplification du signal électrique génère des parasites qui vont influer sur l’apparence des pixels, lesquels n’auront pas exactement la bonne couleur. On ne parle plus de « grain » mais de « bruit ». L’image ci-dessus illustre bien la détérioration d’image dès que l’on force la sensibilité du capteur. Sachez toutefois qu’il existe des capteurs bien meilleurs que d’autres vis à vis de la gestion du bruit. Lors de l’achat d’un appareil c’est une caractéristique à prendre en compte.

Enfin, il ne faut pas non plus « se prendre la tête » avec cet aspect. Tout dépend de ce que l’on veut faire de la photo. Si le bruit présent avec 800 ISO sera bien visible sur un grand tirage, il sera peut-être imperceptible sur un tirage 10×15 ou 9×13 et encore moins sur une image publiée sur internet en 1024×768.

Le tableau ci-après donne un aperçu des sensibilités qui sont recommandées en fonction des conditions de prise de vues :

• 50-100 ISO : nature morte, paysage, scènes extérieures par temps ensoleillé
• 100-200 ISO : scènes extérieures, temps légèrement ensoleillé, travail au flash
• 200-400 ISO : scènes extérieures par temps couvert, travail au flash intérieur
• 400-800 ISO : scènes intérieures en faible éclairage, concert
• 800-1600 ISO : scènes intérieures en très faible éclairage, concert
• 3200 ISO et plus : scènes intérieures en très faible luminosité

Sur ce sujet, il existe sur internet le très bon site « les numériques » et en particulier je vous recommande l’article de Franck Mée (et d’ailleurs tous les autres qu’il a publiés). Tout ce qu’il présente est bien plus détaillé que ce que je dis ici et avec une pédagogie remarquable.

En conclusion provisoire…

Vous avez donc compris que le cauchemar du photographe est de choisir la bonne ouverture, le bon temps de pose et la bonne sensibilité du capteur.

Ce qui était autrefois un casse-tête et nécessitait du feeling et beaucoup d’expérience, est désormais nettement simplifié avec les appareils modernes. En mode automatique ils sélectionnent des valeurs optimales selon un algorithme interne plus ou moins sophistiqué.

Ceci étant, les choix automatiques ne sont pas forcément judicieux selon les situations et il devient alors intéressant de « prendre les commandes » et de faire des choix sur tel ou tel paramètre, sachant que l’électronique embarquée fait le reste et ajuste les autres paramètres en conséquence.

De tout ceci je vous en parlerai dans un autre article. Alors, à bientôt…!

Lire également dans ce blog ces autres articles consacrés à la pratique photo :

• L’appareil Reflex.
• Objectif et Focale.
• Le capteur numérique.
• La mise au point.
• La profondeur de champ.
• Le stabilisateur d’image.
• La balance des blancs.

Dans le domaine connexe de la retouche photo une série de tutoriels d’utilisation du logiciel Picasa.

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Sources : Wikipédia, Les numériques (Franck Mée), Tutophoto, Le blog de Michel Guichard et ses « petits cours entre amis« , Comment-ça-marche (Julien Achard)