cercle image, angle de champ et taille de surface sensible

Répondre
Avatar de l’utilisateur
benoit c
Modérateur
Messages : 727
Inscription : 10 juil. 2008 20:18
Localisation : grenoble
Contact :

cercle image, angle de champ et taille de surface sensible

Message par benoit c » 24 mai 2010 17:15

Cette proposition de contribution/vulgarisation attend vos remarques constructives

"Cercle image, angle de champ et taille de la surface sensible

J'ai pris l'habitude, lorsque je dois envisager des problèmes d'optiques qui sortent des « standards » (sténopé, chambre, adaptations diverses d'objectif, etc...), de raisonner avant tout en termes de cercle image.

Lorsque les rayons lumineux traversent un système optique (un objectif, un trou sténopé...), les rayons de l'image convergent en un point (point focal) avant de diverger de l'autre côté, donnant une image inversée.
Cette image inversée a la forme d'un cercle et elle est projetée sur la surface sensible, au fond du boitier. C'est une partie de ce cercle, le plus souvent un rectangle ou un carré, qui va impressionner la surface sensible. (film, capteur).

Pour les systèmes optiques standardisés, par exemple une gamme de reflex 24x36 et leurs objectifs, le système de lentilles est étudié pour permettre la projection de l'image sur un cercle image d'une taille donnée (focale de l'objectif), à une distance donnée (tirage optique de l'objectif, c'est à dire distance entre le foyer de l'objectif et l'emplacement du plan de la surface sensible).

Ainsi, chaque focale correspond à un ANGLE DE CHAMP et non à une taille de la photo finale. La taille de l'image dépend de la taille de la surface sensible qui va enregistrer la lumière sur une partie plus ou moins grande d'un même cercle image.
Il faut garder à l'esprit qu'un objectif d'une focale donnée a un angle de champ (de « vue ») fixe, quel que soit le format d'appareil photo pour lequel il est prévu.

28mm : 75°
35mm : 64°
50mm : 47°
85mm : 28°
135mm : 18°
180mm : 13°
300mm : 8°
400mm : 6°
600mm : 4°

L'appareil photo et son objectif dédié sont généralement conçus et optimisés pour une surface sensible (le plus souvent une pellicule) d'une taille donnée (24x36, 6X6, 6X9, etc...)

Et alors, me direz-vous? C'est vrai, pas grand intérêt de comprendre ça si on a un système cohérent, par exemple un reflex, avec l'objectif étudié pour, et qu'on a pas besoin de bidouiller.

Imaginons maintenant que nous puissions changer la taille de la surface sensible (film) que nous mettons dans un appareil (et son objectif!) prévu pour du 6x6.
Le cercle image est étudié pour couvrir ce format 6x6, et guère plus, c'est à dire que son diamètre est juste supérieur à la plus grande diagonale de la surface sensible. Si on met un format plus grand (6x9, 9x12, etc...), que se passe-t-il? Le format de la pellicule est devenu plus grand que le cercle image, on obtient un vignettage, d'autant plus marqué que ce format a grandi.

Faisons maintenant l'inverse : mettons une surface de 24x36 dans un cercle image prévu pour du 6x6. Cette surface n'occupera qu'une partie réduite au centre du cercle image, et tout se passe « comme si » l'on avait utilisé un téléobjectif.
cercleimage2.jpg
cercleimage2.jpg (127.77 Kio) Consulté 14737 fois
Pour prendre un exemple qui servira plus aux numéristes plus qu'aux argentistes, c'est exactement ce qui se passe lorsque nous utilisons sur des capteurs de taille réduite (souvent de l'ordre de 16x24 environ pour les reflex numériques) des objectifs prévus pour couvrir le 24x36 (argentique ou « full frame » numérique). La focale de l'objectif n'a pas changé, un objectif de 50mm est resté un objectif de 50mm... seulement le capteur ne prend qu'une petite partie de l'image projetée par l'objectif. Tout se passe donc en apparence « comme si » on avait utilisé un objectif avec un angle de champ plus réduit (Ici, un 80mm environ).



Quand est-ce que le raisonnement en termes de cercle image devient intéressant?

Sans aller dans le détail, ceux qui font de la photo à la chambre peuvent changer de format avec un même appareil. Mais les bascules, décentrements, mouvements que permettent les chambres décalent ou penchent l'axe de l'objectif par rapport à la surface sensible, ce qui revient à modifier l'inclinaison du cercle image, et son emplacement sur le plan de cette surface sensible.
C'est pourquoi les objectif pour le grand format sont le plus souvent prévus pour générer, à focale égale, des cercles image beaucoup plus grand qui vont permettre ces mouvements sans vignettage (incliner ou « ballader » le cercle image au fond de la boite sans qu'il ne « sorte » de la surface sensible). C'est techniquement plus compliqué à construire, et c'est pour ça que c'est souvent cher, les objectifs GF...

Là ou ça devient carrément intéressant, c'est lorsqu'il s'agit de concevoir et de fabriquer un sténopé.
En l'absence de lentilles, le principe du trou du sténopé a une caractéristique qui va beaucoup nous intéresser : il est si petit que son diaphragme ridicule nous procure une profondeur de champ presque infinie. Conséquence? Nous ne sommes plus limités par un quelconque tirage optique. Où que l'on place la surface sensible par rapport au trou, l'image produite sera nette. Nous ne sommes même plus obligés de projeter sur un plan. Nous allons pouvoir tenter les expériences les plus baroques : surface sensible enroulée, tordue, froissée, pliée, lumière qui passe par plusieurs sténopés, etc...

Mais restons simples.

Pour concevoir un sténopé « simple », je commence par imaginer la taille du cercle image qui sera produit en fonction de la distance du trou à la surface sensible. On calcule aisément celle-ci avec l'approximation suivante : diamètre du cercle image = distance sténopé-film X 3,5
Un tout petit exercice de trigo élémentaire me dira quelles sont les dimensions maximales de la surface sensible que je peux utiliser avant d'arriver au vignettage. Je vais pouvoir choisir mon rendu final (« focale apparente », pour utiliser l'abus de langage courant, mais en fait il s'agit de l'angle de vue), et obtenir une image « comme au fish-eye », ou comme au 35mm, etc...).
Il ne serait d'ailleurs pas très compliqué de générer dans un petit fichier excel les formules de calcul qui devrait intégrer les grandeurs suivantes
-Distance sténopé-surface sensible
-dimensions de la surface sensible
pour nous donner un résultat : angle de champ et/ou dimensions du cercle image

to be continued...
des sténopés, des sténopés : http://spiralcamera.com
des photos, des photos : http://bencapponi.com
des stages argentiques, une galerie à Grenoble : http://lestudiospiral.com

Avatar de l’utilisateur
SylvainM
Modérateur
Messages : 889
Inscription : 05 sept. 2008 18:26
Localisation : Chuiche :o)
Contact :

Re: proposition de contribution

Message par SylvainM » 25 mai 2010 11:05

Contribution intéressante, car bien rédigée et illustrée.
Quand on conçoit un système optique, la distance focale (excepté bien sûr pour les afocaux!!!) est LA constante clé. Elle ne dépend que de la combinaison des différentes lentilles ou groupes de lentilles et du ou des diaphragmes. En revanche, le cercle image (et donc l'angle de champ maximum) est limité par les dimensions physiques du système: chaque élément a une limite dimensionnelle qui fait office de baffle et limite le passage des rayons lumineux. Au passage, il est important de signaler que ce cercle n'est pas constant suivant l'ouverture utilisée. En général, on mesure ce cercle en fermant le plus possible le diaf.
La vérité attend. Seul le mensonge est pressé.

Avatar de l’utilisateur
benoit c
Modérateur
Messages : 727
Inscription : 10 juil. 2008 20:18
Localisation : grenoble
Contact :

Re: proposition de contribution

Message par benoit c » 25 mai 2010 11:28

mes connaissances en optique sont très imitées, c'est pour ça que je vous propose de réagir/vérifier/compléter ce texte. Je n'ai abordé ces notions que via la construction de sténopés, et je n'y connais pas grand chose en optique à part ces deux ou trois principes généraux.
Mais c'est peut-être pas plus mal, pour la compréhension et les applications pratiques. :wink:
Si tu te sens d'être plus précis sur la focale...
des sténopés, des sténopés : http://spiralcamera.com
des photos, des photos : http://bencapponi.com
des stages argentiques, une galerie à Grenoble : http://lestudiospiral.com

Avatar de l’utilisateur
SylvainM
Modérateur
Messages : 889
Inscription : 05 sept. 2008 18:26
Localisation : Chuiche :o)
Contact :

Re: proposition de contribution

Message par SylvainM » 25 mai 2010 12:25

Il faut que les retrouve mais j'ai une pile d'environ 10cm de polys rédigés par l'Ecole Sup'Op d'Orsay que j'ai eus lors d'une formation. Ca va de la bête optique géométrique au traitement du signal, en passant par les FTM, le visible, l'IR, etc... S'il le faut je fouillerai.
Mais franchement ta contribution est excellente, et pour un néophyte de l'optique tu t'en sors comme un dieu. Mais c'est normal, OA est un repère divin. :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
La vérité attend. Seul le mensonge est pressé.

Avatar de l’utilisateur
benoit c
Modérateur
Messages : 727
Inscription : 10 juil. 2008 20:18
Localisation : grenoble
Contact :

Re: proposition de contribution

Message par benoit c » 25 mai 2010 14:13

amen :mrgreen:
des sténopés, des sténopés : http://spiralcamera.com
des photos, des photos : http://bencapponi.com
des stages argentiques, une galerie à Grenoble : http://lestudiospiral.com

Papyrus
Messages : 109
Inscription : 26 oct. 2008 08:29
Localisation : Gas, 28320, Eure et Loir

Re: cercle image, angle de champ et taille de surface sensib

Message par Papyrus » 25 mai 2010 19:51

benoit c a écrit :Cette proposition de contribution/vulgarisation attend vos remarques constructives

"Cercle image, angle de champ et taille de la surface sensible


Il faut garder à l'esprit qu'un objectif d'une focale donnée a un angle de champ (de « vue ») fixe, quel que soit le format d'appareil photo pour lequel il est prévu.

28mm : 75°
35mm : 64°
50mm : 47°
85mm : 28°
135mm : 18°
180mm : 13°
300mm : 8°
400mm : 6°
600mm : 4°

to be continued...
Bonjour,

Je suis un peu dubitatif sur l'angle de champ d'un objectif d'une certaine distance focale :

Les angles donnés le sont pour un format 24x36 mm. Si l'on monte un 50 mm sur un Hasselblad 6x6 l'angle de champ en résultant sera plus grand que 47°. Inversement, si l'on monte un 50 mm sur un demi format 18x24 mm, il en résultera un petit téléobjectif équivalent à environ 100 mm en 24x36, et un angle de 25° environ.
A mon avis, l'angle de champ donné par une optique et lié au format de pellicule ou de capteur qui lui est associé. Aux opticiens de se débrouiller pour que l'objo "couvre" le format.

J'ai acheté récemment un Nikon D90 et je peste régulièrement car mon 20 mm qui est merveilleux sur un 24x36 argentique n'est quasiment même pas un "vrai" grand angle avec le capteur APS/C.

@+ Patrice

Avatar de l’utilisateur
benoit c
Modérateur
Messages : 727
Inscription : 10 juil. 2008 20:18
Localisation : grenoble
Contact :

Re: cercle image, angle de champ et taille de surface sensib

Message par benoit c » 25 mai 2010 20:45

justement non.
l'angle de champ, c'est à dire l'angle du cône sur le schéma, ne change pas.
Deux choses peuvent varier : la distance du plan du film au foyer, et la taille de la surface sensible qui enregistrera une partie plus ou moins grande du cercle.
si ton 20mm ne te donne pas une image grand angulaire, c'est que ton capteur, étant plus petit, n'enregistre que la partie centrale du cercle, alors qu'un capteur plein format en prend une plus grande partie. Le cercle image projeté à l'intérieur du boitier par l'objectif est strictement le même.
des sténopés, des sténopés : http://spiralcamera.com
des photos, des photos : http://bencapponi.com
des stages argentiques, une galerie à Grenoble : http://lestudiospiral.com

Avatar de l’utilisateur
Nonor
Modérateur
Messages : 1112
Inscription : 27 juil. 2008 18:36
Localisation : Paris
Contact :

Re: cercle image, angle de champ et taille de surface sensib

Message par Nonor » 25 mai 2010 22:40

j'ai pas pris le temps de tout lire mais cela me semble bien intéressant. J'aurais peut-être rajouté quelques images.(correspondance illustrée focale angle de vision, cercle de confusion)
Bonne initiative !

Répondre