Pratiquant la photographie amateur depuis quelques années, j’ai forcément appris avec le temps à dompter les appareils photo numérique Reflex et leurs paramètres plus ou moins obscurs pour un néophyte. Oui, parce que la photographie argentique existe encore et reste pratiquée par des passionnés. Dans cet article on va donc voir comment fonctionne un appareil photo numérique (et un peu argentique) : on va commencer par la lumière en passant par l’objectif, le capteur, l’exposition jusqu’à la sortie de la photo. Bref on va tout voir !
Tout d’abord, il me paraît intéressant de savoir de quoi on parle.
L’Hybride et le Reflex sont plus ou moins au même niveau et le premier a fini par dépasser le second en termes de parts de marché. Le format compact et discret des Hybrides a beaucoup séduit tout en proposant la versatilité du Reflex. Si bien que les constructeurs adressent désormais des gammes professionnelles aussi pour ce type d’appareil. A titre personnel, je n’ai jamais utilisé d’Hybride donc je ne saurais faire de comparaison. De ce que j’ai pu lire à droite et à gauche, les deux se valent à taille de capteur égale et l’Hybride possède quelques avantages intrinsèques en raison de sa conception 100% numérique là où le Reflex possède une partie mécanique. Je pense que l’Hybride pourrait me séduire par la suite, surtout que Nikon propose une bague d’adaptation d’objectifs pour celle des boîtiers de la gamme.
Voilà comment fonctionne un appareil photo :
Après la prise de vue, le photographe peut post-traiter pour façonner la photo à son goût.
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Ce processus de base est resté le même depuis l’invention de la photographie, mais certains détails ont changé avec le temps comme le matériaux photosensible notamment. Dans les grandes lignes, c’est comme ça qu’un appareil photo fonctionne, dans la suite de l’article on va voir plus en détail chaque étape.
J’ai schématisé de la façon suivante les deux états de l’appareil. Le premier est l’état pour l’obturateur est fermé et le miroir abaissé. L’obturateur, aussi appelé rideau, est une pièce opaque située devant le capteur pour lui éviter d’être exposé à la lumière lorsque cela n’est pas nécessaire. La lumière traverse donc le jeu de lentilles qui constitue l’objectif pour rebondir sur le miroir. Les plus aguerris auront remarqué que j’ai oublié un élément dans la chaîne : le diaphragme. C’est volontaire, j’en parlerai plus loin. La lumière réfléchie par le miroir est envoyée dans un prisme situé en haut de l’appareil.
Deuxième état, l’obturateur est ouvert et le miroir relevé. A noter qu’en raison du basculement du miroir qui ne réfléchit plus la lumière vers le viseur, celui-ci est noir durant la prise de vue. C’est très synthétisé et schématique, mais voilà l’idée.
Nous allons pouvoir aborder maintenant les différents paramètres qu’un appareil Reflex nous permet de manipuler pour modifier la prise de vue.
Les premiers appareil photos ne captait pas beaucoup de lumière, il fallait huit heures pour prendre une seule photo. De plus, l’image était assez floue. Alors, comment pouvons-nous aujourd’hui prendre des photos nettes en une fraction de seconde ? Grâce à l’objectif.
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Grâce à différentes formules optiques l’objectif prend tous les rayons lumineux et utilise du verre pour les rediriger, et les concentrer vers un point unique (le foyer image), c’est la focalisation. La focalisation, avec une mise au point adéquate sur le support d’enregistrement (ici un capteur) ; permet de créer une image nette qui ressemble exactement à la scène qui se trouve devant l’objectif.
La qualité du verre, la façon dont il est disposé et la quantité de lentilles à l’intérieur de l’objectif peuvent avoir un impact sur les aberrations optiques dégradant plus ou moins la qualité de l’image finale. C’est l’une des raisons pour lesquelles certains objectifs sont plus chers que d’autres.
Lorsque la lumière passe d’un milieu à un autre, elle change de vitesse. Par exemple, la lumière voyage plus rapidement dans l’air que dans le verre, c’est pourquoi un objectif remplit de lentilles de verre ralentit la progression de la lumière (bon c’est très léger mais c’est là).
C’est grâce à ce phénomène de courbure que la lentille peut inverser la trajectoire de la lumière provenant d’un objet et peut focaliser les rayons comme vu juste avant.
Ce qu’il faut retenir c’est que plus la lentille est courbée plus les foyers images seront proches de la lentille et produit une image plus petite sur le capteur, ainsi le capteur voit une zone beaucoup plus large de la scène (on a un angle de champ plus important). C’est typiquement le cas des objectifs grand-angle.
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Avec une lentille de forme plus plate, les faisceaux lumineux ne tourneront pas autant. Par conséquent, les faisceaux lumineux convergeront plus loin de la lentille. En d’autres termes, l’image réelle focalisée se forme plus loin de l’objectif lorsque la surface de l’objectif est plus plate. C’est typiquement le cas des téléobjectifs.
Un objectif d’appareil photo est en fait constitué de plusieurs lentilles et de groupes de lentilles. La structure est le résultat d’une conception et de tests méticuleux.
Une seule lentille convergente pourrait former une image réelle sur le capteur, mais elle serait dégradée par un certain nombre d’aberrations optiques.
L’un des facteurs de déformation les plus importants est que les différentes couleurs de la lumière se courbent différemment lorsqu’elles traversent un objectif : c’est l’aberration chromatique. Cette aberration produit une image où les couleurs ne sont pas alignées correctement.
Les appareils photo compensent cette aberration en utilisant plusieurs lentilles fabriquées dans des matériaux différents. Les lentilles traitent chacune les couleurs différemment, et lorsque vous les combinez d’une certaine manière, les couleurs sont réalignées.
L’objectif a des caractéristiques particulières comme la distance focale, l’angle de champ, la distorsion et l’agrandissement, ce qui permet de retranscrire la scène d’une façon particulière.
Pour faire simple, la distance focale est la distance (en millimètres) entre le « centre optique » de l’objectif et le point de convergence des rayons de lumière (=foyer), qui sont généralement sur le capteur d’un appareil photo. Les rayons lumineux passant par le centre optique ne sont pas déviés.
Mais dans le cas d’objectifs composés de systèmes complexes de lentilles, le centre optique est le fruit d’un calcul complexe. Comme on peut le voir ci-dessous, cela ne correspond pas au centre de l’objectif.
Les objectifs se déclinent en différentes distances focales, communément on les classes en 5 grandes familles :
Les systèmes d'autofocus de Canon sont si efficaces et simples d'utilisation que beaucoup de photographes ne passent que très rarement en mode Mise au point manuelle ou MF (pour « Manual Focus ») (à ne pas confondre avec le mode d'exposition manuelle, abrégé par la lettre M dans le menu de l'appareil et la molette de sélection des modes, si votre appareil en possède une). Lorsque vous utilisez l'autofocus, vous avez le choix entre une vaste gamme de réglages et d'options (susceptibles de varier d'un appareil à l'autre). Dans un souci de rationalisation des menus et des paramètres, l'ensemble des paramètres d'autofocus et des fonctions personnalisées sont regroupés dans un onglet unique. Vous n'avez donc pas besoin de passer d'un menu à un autre pour apporter vos modifications.
Fonctionnement de l'autofocus : le mode Autofocus One-Shot (pour les sujets immobiles), Autofocus Servo (pour les sujets en mouvement), ou le mode Autofocus AI Focus dans lequel l'appareil choisit lequel des deux utiliser, en fonction du mouvement du sujet qu'il détecte.
Sur un reflex, le miroir reflex principal réfléchit la lumière dans le viseur. Un miroir secondaire, situé derrière ce miroir principal, reflète un peu de la lumière dans un capteur autofocus dédié dans la base de l'appareil photo. Cette dernière est constituée de deux capteurs linéaires 48 bits et d'un circuit d'amplificateur associé. Cette lumière est répartie par un petit objectif pour former deux images distinctes. La première se forme sur le premier capteur linéaire, la seconde sur le second capteur. Malgré de nombreux perfectionnements au fil des ans, cette technologie présente des limites.
En mode Visée par l'écran ou Vidéo, le miroir principal dévie du parcours optique vers le haut. Ainsi, le capteur d'image reçoit continuellement la lumière. Lorsque ce mode est activé, le reflex compare deux points sur le capteur d'image pour collecter des données sur la mise au point automatique. Les appareils photo hybrides comme les modèles du système EOS R utilisent uniquement ce système, qui présente des avantages significatifs. Le flux du capteur peut notamment être affiché dans le viseur électronique d'un appareil photo hybride ainsi que sur l'écran à l'arrière de l'appareil, ce qui vous permet de voir précisément ce qui est (et ce qui n'est pas) net, plutôt que de devoir vérifier l'image après l'avoir prise.
Les appareils photo hybrides EOS et la plupart des reflex EOS utilisent l'autofocus avec détection de phase. Chaque pixel sur le capteur Dual Pixel CMOS possède deux photodiodes indépendantes (les parties du capteur enregistrant l'intensité de la lumière). Le processeur de l'appareil photo compare les signaux provenant de ces deux photodiodes et, si ces signaux concordent, il sait que la mise au point a été bien effectuée sur cette zone de l'image. Si les signaux se contredisent, il examine les paires de photodiodes sur un groupe de pixels pour calculer la direction vers laquelle il devra orienter l'objectif et les ajustements à apporter à la mise au point, afin d'obtenir une netteté parfaite.
Dans le système d'autofocus CMOS Dual Pixel unique de Canon, chaque pixel du capteur est capable de remplir à la fois des fonctions d'imagerie et de mise au point par détection des phases.
La plupart des appareils photo EOS proposent deux modes de mise au point différents. Certains en proposent même trois.
Le capteur est l’équivalent de la pellicule des appareils argentiques. C’est un composant électronique, composé de millions de cellules photosensibles (sensibles à la lumière), les photosites. Le photosite correspond au plus petit élément qui réagit à l’intensité lumineuse. Le capteur convertit le signal électromagnétique de la lumière en un signal électrique. Pour cela, il utilise l’effet photoélectrique: les photons qui composent la lumière incidente arrachent des électrons aux photosites, ceci produit un courant électrique. Le signal électrique est ensuite traité pour obtenir une image.
Pour pouvoir vous servir correctement de votre reflex, il est nécessaire de connaître les bases de son fonctionnement. Quand il y a peu de lumière, il faut ouvrir le diaphragme (photo 1). Il sert à masquer le capteur (ou la pellicule pour un appareil argentique). Il est composé de deux rideaux qui fonctionnent simultanément.
Vous pouvez voir sur ce schéma que le diaphragme s’est refermé à l’ouverture qui a préalablement été définie (soit par l’appareil photo en mode “auto”, soit par le photographe. Vous pouvez voir que le miroir s’est relevé lors de la prise de vue, ceci permettra à la lumière d’atteindre le capteur. Comme je l’ai expliqué précédemment, l’obturateur est composé de deux rideaux. Lorsque le miroir se lève, un rideau cache toujours le capteur. Ce premier rideau va descendre, et permettre à la lumière d’imprimer le capteur. Il se rabaisse, la prise de vue est terminée. Il renvoie de nouveau la lumière vers le prisme.
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