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[sbig77]

Super intéressant comme sujet Abbazz, je vais aussi regarder tout çà à tête reposée même si à première lecture, cela me parait assez logique

[Abbazz]

On va continuer sur le sujet des ratiocinations avec un autre truc qui me chagrine : le sulfureux sujet des "équivalences".

De tous temps, l'homme a toujours classé les objectifs photographiques en fonction de leur distance focale (ou focale). Cette distance, en général exprimée en millimètres, mesure la puissance de convergence d'un objectif : plus la focale est courte et plus l'objectif a le pouvoir de courber les rayons lumineux qui le traversent.

Sur ce diagramme représentant un objectif réduit à une simple lentille biconvexe, la distance focale f' est la distance comprise entre le centre optique de la lentille et le plan image F' :


Crédit : Wikipedia

Dans un objectif photographique comportant plusieurs lentilles, ce n'est pas aussi simple, mais il n'est pas utile ici d'entrer dans les détails.

Donc, on classe les objectifs par focale : ceux qui ont une courte focale sont des grands angulaires, ceux qui ont une longue focale sont des téléobjectifs et au milieu, il y a les objectifs normaux. Tout va bien tant que l'on parle d'un format unique de capteur (ou de film, ce qui revient au même). Par exemple, depuis les années 1970 jusqu'à l'avènement du numérique, la majorité des photos étaient prises sur film de cinéma 35mm avec un format d'image de 24x36mm. Donc, quand quelqu'un parlait d'un 24mm, tout le monde comprenait qu'il s'agissait d'un grand angulaire (mais pas un super grand-angle), bien adapté à la photo de reportage ou à la photo de rue lorsqu'on n'a pas beaucoup de recul. De la même manière, un 50mm était un objectif normal et un 85mm un objectif à portrait.

Et puis le numérique est arrivé, avec des dizaines de formats différents de capteurs, depuis les minuscules capteurs pour smartphones qui mesurent 3x4mm jusqu'au capteur de 32,8x43,8mm qui équipe le Pentax 645z (et il y a même des capteurs encore plus grands !). Et alors, il y a eu un gros problème : la belle classification des objectifs en fonction de leur longueur focale n'était plus adaptée. Devant un capteur de smartphone, notre objectif de 24mm de tout à l'heure était un super-téléobjectif capable de prendre une photo de la lune plein cadre, tandis que devant un Pentax 645z, c'était un ultra grand-angle offrant une vision super-large.

À ce moment-là, Il aurait fallu prendre le problème à bras le corps et imposer une autre mesure pour classer les objectifs, comme par exemple l'angle de champ : un objectif ayant un angle de champ de 100° est un grand-angle, quel que soit l'appareil qui est derrière. Voici une classification grossière des objectifs par angle de champ :

- Les fish-eyes, ou objectifs "œil de poisson", couvrent jusqu'à 180°, voire plus, en déformant l'image ;
- Les objectifs grands-angulaires couvrent entre 70° et 122° ;
- Les objectifs normaux couvrent entre 40° et 65° ;
- Les téléobjectifs couvrent entre 18° et 35° ;
- Les super téléobjectifs couvrent moins de 15°.

Mais, au lieu de faire ça, les fabricants se sont dit qu'il ne fallait pas perturber les habitudes des utilisateurs et ils ont donc inventé la focale équivalente. le principe est simple : on ramène tout au 24x36, qui était jusqu'alors la norme reconnue et on multiplie ou divise la focale réelle de l'objectif par un "coefficient de recadrage" dépendant du format du capteur pour obtenir un équivalent 24x36.

Par exemple, le format dit APS-C (le format des réflex "petit capteur " ou "crop format") mesure 16,7 x 25,1mm, soit une diagonale à peu près 1,5 fois plus courte que celle du format 24x36mm. Le coefficient de recadrage (ou "crop factor") pour le format APS-C est donc de 1,5. Notre objectif de 24mm, quand on le met devant un capteur de format APS-C devient donc par l'opération du Saint-Esprit un "équivalent 36mm" (24mm x 1,5). De la même manière un 50mm sur un réflex à capteur APS-C devient un "équivalent 75mm" et ainsi de suite. Pour le format Micro 4/3, le coefficient est de 2, donc notre 24mm devient un "équivalent 48mm" et notre 50mm devient un "équivalent 100mm".

Certes les utilisateurs ont eu un sentiment de sécurité en retrouvant les bonnes vieilles longueurs focales auxquelles ils avaient été habitués au bon vieux temps du 24x36 triomphant. Mais un danger terrible est bien vite apparu : beaucoup ont rapidement oublié qu'il s'agissait de focales équivalentes et ils ont pris ces chiffres pour la vraie distance focale de l'objectif. Leur 24mm est donc devenu un 36mm à part entière sur leur réflex APS-C et ils ont considéré que c'était un vrai 36mm, avec toutes les propriétés d'un objectif doté d'une distance focale de 36mm. Ce qui n'est bien sûr pas le cas. Un objectif de 24mm est un objectif de 24mm et ses propriétés photographiques sont celles d'un objectif de 24mm, notamment la profondeur de champ.

Une certaine confusion a donc commencé à régner, avec un joyeux mélange entre les distances focales réelles et les focales équivalentes. Par exemple, sur de nombreux forums, on a vu des utilisateurs demander par combien il fallait diviser la focale de leur 80mm conçu pour un appareil moyen format 6x6 s'ils le montaient sur un appareil avec un capteur 24x36. Ils étaient persuadés que leur 80mm (focale réelle) allait se transformer en un 50mm par le simple fait de le monter sur un autre appareil.

Pour ajouter encore à cette confusion, des petits malins ont également commencé à parler d'ouverture équivalente. Leur raisonnement est le suivant : la profondeur de champ d'un objectif dépend de sa distance focale (réelle) or, pour obtenir un même angle de vision sur des capteurs de formats différents, la longueur focale varie. Par exemple, sur un capteur de format 24x36, prenons un objectif normal avec une focale de 50mm ouvert à F/1,4, et sur un capteur Micro 4/3, prenons un objectif normal de 25mm ("équivalent 50mm") également ouvert à F/1,4. La profondeur de champ est beaucoup plus réduite sur un 50mm que sur un 25mm. Donc, la profondeur de champ obtenue avec l'objectif normal sur un 24x36 sera très réduite, tandis qu'avec l'objectif normal sur le micro 4/3 elle sera beaucoup plus étendue, comme si l'objectif sur le capteur de petit format était plus fermé que celui sur le grand capteur (fermer un objectif étend la profondeur de champ). Et voilà, l'ouverture équivalente était créée. Le coefficient de recadrage servant là aussi à calculer l'équivalent. Pour notre exemple, le 25mm ouvrant à F/1,4 devient donc un "équivalent 50mm F/2,8".

Bien entendu, cette "ouverture équivalente" ne vaut que pour la profondeur de champ. Mais là aussi, la confusion s'est installée entre "ouverture réelle" et "ouverture équivalente" et l'on a vu apparaître sur les forums tout un tas d'utilisateurs soutenant que l'ouverture équivalente définissait aussi la capacité d'un objectif à laisser passer la lumière et donc que les objectifs conçus pour les appareils à petits capteurs laissaient passer moins de lumière que les objectifs conçus pour les appareils à grands capteurs et qu'un objectif normal 25mm F/1,4 pour micro 4/3 était moins lumineux de deux diaphragmes qu'un objectif normal 50mm f/1,4 pour 24x36 ! L'ouverture d'un objectif, ça ne varie pas en fonction de la taille du capteur ; c'est la même chose que la hauteur de précipitation chez Météo France : s'il tombe 10mm de pluie, c'est toujours 10mm, que ça soit sur un balcon de 0,5m2 ou sur un terrain de football...

Arrêtons donc d'utiliser ces stupides "équivalences" qui ne sont que des sources de confusion. Un objectif a une focale et une ouverture, qui sont conséquences de sa construction optique, et qui ne varient aucunement en fonction du capteur qui est derrière. J'ai un objectif de 50mm F/5,6 pour mon appareil Fujica G690 qui fait des photos de 6x9cm sur film 120. Sur un appareil de format 6x9, le 50mm est un super grand-angle avec un angle de champ de plus de 90°, ouvert à F/5.6, ce qui n'est pas ridicule comme ouverture vu l'angle de champ et le format couvert. Quand je mets cet objectif devant un capteur 24x36, c'est toujours le même 50mm, son ouverture est la même (l'exposition ne varie pas par rapport au plus grand format), mais comme le capteur est beaucoup plus petit que le film du 6x9, seule une petite partie centrale de l'image transmise par l'objectif est utilisée par le capteur, conduisant à un "recadrage" qui réduit l'angle de champ à 47° (soit celui d'un objectif normal). Sur un appareil micro 4/3, le même objectif subit encore un nouveau recadrage en raison de la taille encore plus réduite du capteur et son angle de champ passe ainsi à 25° (soit celui d'un petit télé) mais l'exposition ne change pas car l'ouverture est toujours de F/5.6.

À titre de référence, voici un tableau comparatif des angles de champ des objectifs sur capteurs 24x36, APS-C, Micro 4/3 et 1 Pouce :



Et voici une série de photos prises du même point avec un appareil 24x36 et des focales comprises entre 17 et 320mm :

17mm :


24mm :


35mm :


50mm :


70mm :


90mm :


135mm :


200mm :


320mm :


Amitiés,

Abbazz

[Abbazz]

Un petit post rapide pour présenter les différents formats de capteurs usuels.

Il vous est peut-être déjà arrivé de vous demander d'où provenaient les dénominations bizarres des capteurs photo et à quoi elles correspondaient. En fait, elles remontent à l'époque des tubes imageurs utilisés pour la vidéo (tubes vidicon). Ces tubes en verre (qui étaient des tubes cathodiques, comme ceux des vieilles télés, mais plus petits) étaient utilisés comme capteurs dans les caméras vidéo et existaient en différentes tailles. Comme ils avaient étés créés par la société américaine RCA, ils étaient désignés par leur diamètre extérieur exprimé en pouces (1 pouce = 25,4mm). Voici la photo d'un tube Vidicon de 2/3 de pouce (2/3") :


Crédit photo : Wikipedia

On voit sur la photo que la surface sensible à l'avant du tube (de couleur grise) est plus petite que le diamètre total du tube. En outre, cette surface sensible est circulaire, tandis que l'image vidéo est rectangulaire. C'est pour cette raison que la dénomination des tubes ne correspondait pas à la taille réelle de l'image qu'ils étaient capables d’enregistrer. Par exemple, un tube d'un pouce de diamètre (1") avait bien un diamètre extérieur de 25,4mm, mais l'image qu'il enregistrait mesurait 12,8mm de largeur et 9,6mm de hauteur, soit une diagonale de 16mm, ce qui est bien loin du diamètre du tube.

Quand les capteurs électroniques à couplage de charges (CCD), puis à circuits CMOS, sont apparus, les fabricants ont continué à utiliser les anciennes références pour les désigner, même si elles ne correspondaient plus à aucune réalité. C'est pour cela que les dénominations de la plupart des capteurs n'ont rien à voir avec leur taille réelle -- et en plus, elles sont exprimées sous forme de fractions assez peu parlantes pour nos esprits habitués au système décimal.

Voici un tableau des principaux formats de capteurs que l'on est susceptible de trouver sur un smartphone ou un appareil photo :


Pour chaque capteur, les colonnes contiennent, de gauche à droite, la dénomination du capteur, les proportions de l'image (aspect ratio), le diamètre du tube vidicon associé, la diagonale de l'image, la largeur de l'image et la hauteur de l'image.

Voici une illustration de ce qui se passe quand on prend deux photos avec le même objectif (un 50mm), une avec un capteur 24x36 ("plein format" ou "full frame") et une avec un capteur au format APS-C ("petit capteur" ou "crop format"). D'abord, la photo en 24x36 :



Et maintenant, la photo, prise du même endroit avec le même objectif, mais sur un petit capteur APS-C :



Le grossissement de l'image apparaît plus important, comme si on avait "zoomé". Effectivement, comme l'image de l'objectif se forme sur un capteur plus petit, seule la partie centrale est conservée et donc, c'est comme si on avait coupé les bords de l'image prise avec le capteur 24x36 (c'est l'idée de crop en anglais, maladroitement traduit par rognage en français). Bien sûr, comme on l'a vu dans le post précédent, rien d'autre n'a changé et c'est bien sûr toujours le même objectif qui a fait la photo, un 50mm, avec le même diaphragme et la même vitesse d'obturation !

Amitiés,

Abbazz

[Orano]

En fait c'est exactement le principe du zoom numérique qu'on trouve sur les smartphones ou certains APN, non ? On ne garde que le centre d'un image plus grande. Après, si on veut une finesse d'image équivalente tout se joue sur la qualité du capteur mais à qualité de capteur équivalente, l'image du petit capteur sera moins définie. Je me trompe ?
Par ailleurs je ne sais pas trop comment on peut calculer l'ouverture d'une objectif utilisé sur un capteur plus petit que celui pour lequel l'optique a été calculée. Une idée ? Et il n'y a pas de perte de luminosité ? J'aurais tendance à dire que dans la pratique, non, puisque la zone "arrosée" par la lumière sur le petit capteur (les 30mm de diamètre de l'APS) reçoit la même quantité de lumière que la même zone (c'est à dire 30 mm de diamètre sur les 43) d'une diapo 24x36. Mais ça me semble quand même bizarre. A ton avis ?

[Abbazz]

En fait c'est exactement le principe du zoom numérique qu'on trouve sur les smartphones ou certains APN, non ? On ne garde que le centre d'un image plus grande. Après, si on veut une finesse d'image équivalente tout se joue sur la qualité du capteur mais à qualité de capteur équivalente, l'image du petit capteur sera moins définie. Je me trompe ?

Tu ne te trompes pas, c'est exactement ça.

C'est l'idée qui est derrière les smartphones Nokia 808 et 1020 Pureview à capteur de 41 MegaPixels (délivrant des images de 38 MPix) et objectif à focale fixe. Le principe c'est que, comme il y a beaucoup de pixels, il est théoriquement possible de retailler dans l'image pour agrandir la portion centrale sans trop perdre en définition.

En fait, il y a deux problèmes avec cette approche. D'abord, même avec beaucoup de pixels, on est vite limité dans les rapports de grandissement : le smartphone est équipé d'un objectif grand angulaire qui délivre des images de 38 MPix, si l'on désire avoir l'équivalent d'une focale normale, il faut rogner l'image en ne conservant que la portion centrale et il ne reste alors plus que 8 MPix ; si l'on souhaite avoir l'équivalent d'un petit télé à portrait, il faut recadrer l'image encore plus en ne conservant que 3 MPix, ce qui est la limite pour effectuer des tirages corrects. Ensuite, comme le capteur reste assez petit, l'objectif a une distance focale très courte et une ouverture d'un diamètre très réduit, ce qui fait qu'il est soumis à la diffraction (on reparlera de diffraction dans un prochain post), qui limite la définition de l'image et empêche de tirer pleinement parti du capteur turbochargé.

Par ailleurs je ne sais pas trop comment on peut calculer l'ouverture d'une objectif utilisé sur un capteur plus petit que celui pour lequel l'optique a été calculée. Une idée ? Et il n'y a pas de perte de luminosité ? J'aurais tendance à dire que dans la pratique, non, puisque la zone "arrosée" par la lumière sur le petit capteur (les 30mm de diamètre de l'APS) reçoit la même quantité de lumière que la même zone (c'est à dire 30 mm de diamètre sur les 43) d'une diapo 24x36. Mais ça me semble quand même bizarre. A ton avis ?

Contrairement à ce que prétendent nombre de vendeurs de magasins de photo souhaitant caser leurs appareils haut de gamme, il n'y a aucune perte de luminosité quand on passe d'un grand capteur à un plus petit.

L'ouverture d'un objectif détermine l'éclairement qui frappe le capteur (ou le film) photosensible. L'éclairement mesure une quantité de lumière indépendamment de la surface éclairée. C'est l'exemple de la hauteur de précipitation que j'ai pris dans mon autre post : s'il tombe 10mm de pluie, peu importe que ça soit sur un timbre poste ou sur un stade de football, ça ne fera toujours qu'une hauteur d'un centimètre d'eau ! Bien sûr, la quantité globale d'eau qui tombe dépend de la surface considérée (il tombe plus de litres d'eau sur un stade que sur un timbre poste car le stade est plus grand) mais la hauteur de précipitation est toujours la même quelle que soit l'unité de surface. Dans le cas d'un appareil photo, le flux lumineux total varie selon la taille du capteur (un grand capteur reçoit plus de photons en raison de la plus grande surface) mais l'éclairement, lui, reste constant (un pixel reçoit le même éclairement que 36 millions de pixels). Et c'est l'éclairement qui détermine les paramètres de l'exposition (ouverture, vitesse, sensibilité), pas le flux lumineux.

Et d'ailleurs les deux photos à la fin de mon post précédent le prouvent bien : elles ont été prises avec le même objectif, à la même ouverture (F/8), en mode manuel avec la même vitesse d’obturation et la même sensibilité, l'une en 24x36 et l'autre en APS-C. Elles n'ont pas été modifiées ni retouchées du tout (à part la réduction de taille pour le forum). Il est facile de voir que la deuxième n'apparaît pas plus sombre que la première. Donc F/8 sur le grand capteur donne exactement la même exposition que F/8 sur le petit capteur : il n'y a pas de modification de l'ouverture quand on passe d'un format à l'autre.

Amitiés,

Abbazz

[Orano]

Et d'ailleurs les deux photos à la fin de mon post précédent le prouvent bien... Il est facile de voir que la deuxième n'apparaît pas plus sombre que la première.

C'est exactement la réflexion que je me suis faite.
En fin de compte, le seul inconvénient d'un objectif conçu pour un capteur plus grand que celui qu'on utilise c'est le volume et de poids de l'objectif sur-dimensionnés (le contraire ne marche pas du tout, bien entendu). Et peut-être aussi les formules de calcul des lentilles, non ? Je me demande si la complexité de calcul de la formule optique pour un zoom de 6x9 n'est pas un peu différente de celle d'un zoom de même rapport de grossisement pour un APS... A ton avis ?

En tout cas merci pour la remise à plat de ces questions.

[whysea]

tu aimes bien la photo Abbazz non ?

[Orano]

tu aimes bien la photo Abbazz non ?

Hier on a trouvé l'identité de Jack l'éventreur, aujourd'hui, on a trouvé celle de Sherlock Holmes

[Reno]

[Abbazz]

C'est exactement la réflexion que je me suis faite.
En fin de compte, le seul inconvénient d'un objectif conçu pour un capteur plus grand que celui qu'on utilise c'est le volume et de poids de l'objectif sur-dimensionnés (le contraire ne marche pas du tout, bien entendu). Et peut-être aussi les formules de calcul des lentilles, non ? Je me demande si la complexité de calcul de la formule optique pour un zoom de 6x9 n'est pas un peu différente de celle d'un zoom de même rapport de grossisement pour un APS... A ton avis ?

En tout cas merci pour la remise à plat de ces questions.

Voilà ! Un objectif qui doit couvrir une surface plus grande sera nécessairement plus lourd et plus encombrant. C'est pour cette raison que les appareils Micro 4/3 sont très intéressants : à focale et ouverture constantes, leurs objectifs sont bien plus compacts que ceux des appareils de plus grand format.

En plus, le petit capteur permet d'utiliser des focales plus courtes : un 300mm permet de faire des photos animalières sans effort, alors que pour avoir le même cadrage sur un 24x36, il faudrait utiliser un 600mm qui est un monstre d'objectif qui coûte le prix d'une voiture.

Je ne dis pas que le plus grand format n'a pas d'avantages, mais dans certains domaines (photo au téléobjectif, macro), il paraît difficile de justifier l'utilisation d'un appareil 24x36.

La question de la complexité de la formule optique joue surtout pour les grands angulaires. Il est difficile de construire des objectifs avec un angle de champ très large qui couvrent le 6x9.En fait, le problème c'est surtout que les objectifs conçus pour le moyen format sont plus gros et plus lourds que ceux conçus pour le petit format (leurs lentilles sont bien plus massives), et que, comme ils sont produits en petite série, ils ont tendance à coûter très cher.

Amitiés,

Abbazz