Comprendre les objectifs d'appareil photo

Comprendre les objectifs photo aide à ajouter plus de contrôle créatif en photographie numérique. Choisir le bon objectif pour la tâche devient un compromis complexe entre coût, taille, poids, luminosité et qualité d'image. Ce tutoriel vise à améliorer la compréhension en donnant un aperçu introductif des concepts liés à la qualité d'image, la focale, la perspective, focale fixe vs zoom, et l'ouverture ou nombre f.

ÉLÉMENTS D'OBJECTIF & QUALITÉ D'IMAGE

Tous les appareils, sauf les plus simples, contiennent des objectifs composés de plusieurs « éléments d'objectif ». Chacun dirige le trajet des rayons lumineux pour reproduire l'image le plus fidèlement possible sur le capteur. Le but est de minimiser les aberrations, tout en utilisant le moins d'éléments possible et les moins chers.

Les aberrations optiques surviennent quand les points de l'image ne se retransforment pas en points uniques après le passage dans l'objectif – causant flou, perte de contraste ou décalage des couleurs (aberration chromatique). Les objectifs peuvent aussi souffrir d'une luminosité inégale, décroissant radialement (vignettage) ou de distorsion. Passez votre souris sur chaque option ci-dessous pour voir comment elles impactent la qualité d'image dans les cas extrêmes :

Image originale

Perte de contraste	Flou
Aberration chromatique	Distorsion
Vignettage	Original

Chacun des problèmes ci-dessus est présent à un certain degré avec n'importe quel objectif. Dans la suite de ce tutoriel, quand un objectif est décrit comme ayant une qualité optique inférieure à un autre, cela se manifeste par une combinaison des artefacts ci-dessus. Certains de ces artefacts peuvent être moins gênants que d'autres, selon le sujet.

Note : Pour une discussion plus quantitative et technique, voir
le tutoriel sur la qualité d'objectif : MTF, résolution & contraste.

INFLUENCE DE LA FOCALE DE L'OBJECTIF

La focale d'un objectif détermine son angle de champ, et donc combien le sujet sera grossi pour une position photographique donnée. Les grands angles ont de courtes focales, les téléobjectifs de plus longues focales correspondantes.

Note : Le point où les rayons lumineux se croisent n'est pas nécessairement égal à la focale,
comme montré ci-dessus, mais est plutôt proportionnel à cette distance.

Note : Le calculateur suppose que l'appareil est orienté de façon que la dimension maximale du sujet donnée par « taille du sujet » soit dans la plus grande dimension de l'appareil.
Calculateur non prévu pour la macrophotographie extrême.

Beaucoup disent que la focale détermine aussi la perspective d'une image, mais strictement parlant, la perspective ne change qu'avec votre position par rapport au sujet. Si l'on essaie de remplir le cadre avec les mêmes sujets en utilisant à la fois un grand angle et un téléobjectif, la perspective change effectivement, car on est forcé de se rapprocher ou s'éloigner. Pour ces scénarios seulement, le grand angle exagère ou étire la perspective, alors que le téléobjectif la compresse ou l'aplatit.

Le contrôle de la perspective peut être un puissant outil de composition en photo, et détermine souvent le choix de la focale (quand on peut photographier depuis n'importe quelle position). Passez votre souris sur l'image ci-dessus pour voir une perspective exagérée due à un grand angle plus large. Notez comme les sujets dans le cadre restent presque identiques – nécessitant donc une position plus proche pour le grand angle. Les tailles relatives des objets changent de telle sorte que la porte lointaine devient plus petite par rapport aux lampes proches.

Le tableau suivant donne un aperçu des focales requises pour être considéré grand angle ou téléobjectif, ainsi que leurs usages typiques. Notez que les focales listées sont des fourchettes approximatives, et les usages réels peuvent varier considérablement ; beaucoup utilisent des téléobjectifs pour des paysages lointains afin de compresser la perspective, par exemple.

Focale de l'objectif	Terminologie	Photographie typique
Moins de 21 mm	Grand angle extrême	Architecture
21-35 mm	Grand angle	Paysage
35-70 mm	Normal	Street & Documentaire
70-135 mm	Moyen téléobjectif	Portrait
135-300+ mm	Téléobjectif	Sport, Oiseaux & Faune

*Note : Les focales sont pour appareils équivalents 35 mm. Si vous avez un compact ou reflex numérique, vous avez probablement une taille de capteur différente. Pour ajuster les chiffres ci-dessus pour votre appareil, utilisez le convertisseur de focale dans le tutoriel sur les tailles de capteurs.

D'autres facteurs peuvent être influencés par la focale. Les téléobjectifs sont plus sensibles au bougé d'appareil car les petits mouvements des mains sont grossis, comme la tremblement en regardant dans des jumelles. Les grands angles sont généralement plus résistants au flare, en partie parce que les concepteurs supposent que le soleil est plus susceptible d'être dans le cadre. Dernière considération : les moyens et téléobjectifs offrent généralement une meilleure qualité optique pour des gammes de prix similaires.

FOCALE & PHOTOS À MAIN LEVÉE

La focale peut aussi avoir un impact significatif sur la facilité d'obtenir une photo nette à main levée. Les focales plus longues nécessitent des temps d'exposition plus courts pour minimiser le flou causé par les mains tremblantes. Imaginez qu'on essaie de tenir un pointeur laser stable ; sur un objet proche, son point brillant bouge ordinairement moins que sur un objet lointain.

C'est principalement parce que les légères vibrations de rotation sont grossies par la distance, alors que si seules des vibrations verticales ou horizontales étaient présentes, le point du laser ne changerait pas avec la distance.

Une règle empirique courante pour estimer la vitesse nécessaire pour une focale donnée est la règle « 1 / focale ». Elle stipule que pour un appareil 35 mm, le temps d'exposition doit être au moins aussi rapide que 1 divisé par la focale en secondes. En d'autres termes, avec une focale de 200 mm sur un 35 mm, le temps d'exposition doit être d'au moins 1/200 s – sinon le flou sera difficile à éviter. Voir le tutoriel sur la réduction du bougé à main levée pour plus.

Gardez à l'esprit que cette règle est juste indicative ; certains peuvent tenir bien plus longtemps ou moins longtemps. Pour les utilisateurs de capteurs recadrés (APS-C), il faut convertir en focale équivalente 35 mm.

ZOOM VS OBJECTIFS À FOCALE FIXE (PRIME)

Un zoom permet au photographe de varier la focale dans une plage prédéfinie, alors qu'un objectif « prime » ou à focale fixe ne le permet pas. L'avantage principal du zoom est qu'il est plus facile d'obtenir une variété de compositions ou perspectives (pas besoin de changer d'objectif). Cet avantage est souvent crucial pour les sujets dynamiques, comme le photojournalisme et la photo d'enfants.

Gardez à l'esprit qu'utiliser un zoom ne signifie pas nécessairement qu'on n'a plus à changer de position ; les zooms augmentent juste la flexibilité. Dans l'exemple ci-dessous, la position originale est montrée avec deux alternatives utilisant un zoom. Si un objectif fixe était utilisé, un changement de composition n'aurait pas été possible sans recadrer l'image (si un cadrage plus serré était souhaité). Similaire à l'exemple de la section précédente, le changement de perspective a été obtenu en zoomant out et en se rapprochant du sujet. Alternativement, pour l'effet de perspective inverse, on aurait pu zoomer in et s'éloigner.

Deux options avec un zoom :
Changement de composition	Changement de perspective

Pourquoi s'imposer la restriction d'un objectif fixe ? Les fixes existaient bien avant les zooms, et offrent encore de nombreux avantages. Quand les zooms sont arrivés, il fallait souvent sacrifier beaucoup de qualité optique. Cependant, les zooms haut de gamme récents ne produisent généralement pas de qualité inférieure noticeable, sauf à l'œil expert (ou en très grand tirage).

Les avantages principaux des fixes sont le coût, le poids et la vitesse. Un objectif fixe peu coûteux peut généralement offrir une qualité d'image aussi bonne (ou meilleure) qu'un zoom haut de gamme. De plus, si seule une petite fraction de la plage de focale d'un zoom est nécessaire, un fixe de focale similaire sera significativement plus petit et léger. Enfin, les meilleurs fixes offrent presque toujours une meilleure capacité de collecte de lumière (plus grande ouverture max) que les zooms les plus lumineux – souvent crucial pour le sport/théâtre en basse lumière, et quand une faible PdC est nécessaire.

Pour les compacts, les zooms désignés 3X, 4X, etc. font référence au ratio entre la plus longue et la plus courte focale. Donc une désignation de zoom plus grande ne signifie pas nécessairement qu'on peut grossir plus (ce zoom peut juste avoir un angle plus large à fond de zoom out). De plus, le zoom numérique n'est pas le zoom optique, le premier n'agrandissant l'image que par interpolation. Lisez les petites lignes pour ne pas vous faire avoir.

INFLUENCE DE L'OUVERTURE OU DU NOMBRE F

La plage d'ouverture d'un objectif désigne combien il peut s'ouvrir ou se fermer pour laisser entrer plus ou moins de lumière. Les ouvertures sont listées en nombres f, qui décrivent quantitativement la surface de collecte de lumière relative (représentée ci-dessous).

Note : L'ouverture de l'iris est rarement un cercle parfait,
à cause des 5-8 lames du diaphragme.

Notez que les grandes ouvertures sont définies par de petits nombres f (souvent confus). Ces deux termes sont souvent interchangés à tort ; la suite de ce tutoriel parle des objectifs en termes de taille d'ouverture. Les objectifs à grande ouverture sont aussi dits « plus rapides », car pour une ISO donnée, la vitesse peut être plus rapide pour la même exposition. De plus, une petite ouverture signifie que les objets peuvent être nets sur une plus grande plage de distance, concept aussi appelé profondeur de champ.

		Influence sur d'autres propriétés :
f/#		Surface de collecte (Taille ouverture)	Vitesse requise	Profondeur de champ
Plus élevé		Plus petite	Plus lente	Plus large
Plus bas		Plus grande	Plus rapide	Plus étroite

Lorsqu'on envisage d'acheter un objectif, les specs listent ordinairement l'ouverture max (et peut-être min). Les objectifs avec une plus grande plage d'ouvertures offrent plus de flexibilité artistique, tant pour l'exposition que pour la PdC. L'ouverture max est peut-être la spec la plus importante, souvent indiquée sur la boîte avec la/les focale(s).

Un nombre f de X peut aussi s'afficher 1:X (au lieu de f/X), comme montré ci-dessous pour le Canon 70-200 f/2.8 (dont la boîte, montrée plus haut, indique f/2.8).

Le portrait et le sport/théâtre en intérieur requièrent souvent des objectifs à très grande ouverture max, pour permettre une PdC étroite ou une vitesse rapide, respectivement. La PdC étroite en portrait aide à isoler le sujet de l'arrière-plan. Sur reflex numérique, les objectifs à grande ouverture max donnent des images de viseur significativement plus lumineuses – potentiellement crucial pour la photo de nuit/basse lumière. Ils donnent aussi souvent un AF plus rapide et précis en basse lumière. La mise au point manuelle est aussi plus facile car l'image dans le viseur a une PdC plus étroite (rendant plus visible quand les objets entrent/sortent de la netteté).

Ouvertures max typiques	Capacité relative de collecte de lumière	Types d'objectifs typiques
f/1.0	32X	Fixes les plus rapides dispo (usage grand public)
f/1.4	16X	Fixes rapides
f/2.0	8X
f/2.8	4X	Zooms les plus rapides (ouverture constante)
f/4.0	2X	Zooms légers ou téléobjectifs extrêmes fixes
f/5.6	1X

Les ouvertures min sont généralement bien moins importantes que les max. C'est principalement parce qu'elles sont rarement utilisées à cause du flou par diffraction, et qu'elles peuvent exiger des temps d'exposition prohibitifs. Pour les cas où une PdC extrême est souhaitée, des ouvertures min plus petites (plus grand f-stop max) permettent une PdC plus large.

Enfin, certains zooms sur reflex et compacts listent souvent une plage d'ouverture max, car elle peut dépendre de la position du zoom. Ces plages ne concernent que l'ouverture max, pas la plage globale. Une plage f/2.0-3.0 signifie que l'ouverture max disponible change progressivement de f/2.0 (zoom out) à f/3.0 (plein zoom). L'avantage principal d'un zoom à ouverture max constante est que les réglages d'exposition sont plus prévisibles, quelle que soit la focale.

Notez aussi que ce n'est pas parce qu'on n'utilise pas l'ouverture max d'un objectif qu'il n'est pas nécessaire. Les objectifs ont généralement moins d'aberrations quand ils travaillent diaphragmés d'un ou deux stops par rapport à leur ouverture max (ex: f/4.0 sur un objectif max f/2.0). Cela *peut* signifier que pour la meilleure qualité à f/2.8, un objectif f/2.0 ou f/1.4 donnera mieux qu'un objectif max f/2.8.

Autres considérations : coût, taille, poids. Les objectifs à grande ouverture max sont généralement bien plus lourds, gros et chers. Taille/poids peut être critique pour la faune, la rando et le voyage photo car ces activités utilisent souvent des objectifs lourds ou demandent de porter l'équipement longtemps.

LECTURES COMPLÉMENTAIRES

Pour plus sur les objectifs, consultez aussi :

• Utiliser les grands angles
  
• Utiliser les téléobjectifs
  
• Objectifs macro : Grossissement, Profondeur de champ & F-stop effectif