F7 - Un peu d'optique...
Pierre-Alain Dorange - mai 2002 - correctif juin 2002

Le bloc optique de votre caméscope joue un rôle crucial dans la prise de vue. Le bloc optique est constitué d’un jeu de lentille (comme sur un appareil photo) qui projettent l’image cadrée sur le capteur CCD.

De la qualité de cette optique dépendra pour une part la luminosité globale de votre caméscope et la qualité du piqué de vos images.

Bloc optique

Ce jeu de lentilles est réglable pour assurer :

  • Le zoom ou grossissement (focale)
  • L’ouverture (diaphragme)
  • La netteté de l’image (focus)

Le zoom est un réglage manuel qui vous permet de vous “approcher” ou “éloigner” du sujet cadré. Le zoom ou distance focale est noté en photo par X mm ou X représente la distance en millimètres (mm) du point focal. Une petite focale correspond à un grand angle (éloignement du sujet cadré) et une grande focale correspond à un zoom (rapprochement du sujet cadré). Le distance focale standard en photo est 50 mm qui correspond à peu près à la vue humaine, mais comme cette distance standard est variable suivant la dimension de l’image projetée (la pellicule 24x36 mm en photo argentique et quelques millimètres pour le capteur CCD en vidéo) celle de votre caméscope dépend de la dimension du capteur CCD de votre caméscope. Celle-ci est généralement indiquée dans les spécifications techniques de votre manuel. Pour le photographe il est à noter que les focales d'un caméscope sont beaucoup plus petite que celle de la photo. focale typique = 4.1 à 74 mm.

L’ouverture est généralement automatique et vous n’intervenez pas directement dessus sauf sur certains caméscopes semi-pro. L’ouverture correspond à une série de pièces mécanique (le diaphragme) qui se ferment ou s’ouvre pour laisser passer plus ou moins de lumières après les lentilles. Ceci permet d’adapter la quantité de lumière sur le CCD pour assurer un éclairement ni trop fort, ni trop faible. En plein été le diaphragme sera fermé au maximum; pour unsujet à l’ombre il s’ouvrira pour compenser. L’ouverture du diaphragme et noté fx en photo ou en optique, ou x est un nombre. Plus x est petit plus l’ouverture est petite. Ouverture typique = 1.8 - 3.0

La netteté (ou focus) est aussi, généralement automatique (la caméscope détermine lui-même le réglage optimal en permanence : autofocus). La plupart des caméscopes vous permettront toutefois de débrailler l’automatisme pour passer en manuel. Vous devrez alors régler vous même la netteté (distance ou le sujet est net) pendant le tournage.
Cette opération est souvent fastidieuse et peu pratique lorsque l’on débute, par contre une fois maitrisée cela permet de produire des films qui auront plus un look cinéma.
En effet l’autofocus se cale sur une zone centrale et assure en permanence le réglage qui permet d’avoir cette zone le plus net possible. Ainsi si votre sujet principal n’est pas au centre mais sur un bord l’autofocus risque de se perdre et vous filmerez “flou”... De même si une personne passe en avant-plan de votre sujet, l’aufocus calera sa netteté sur ce passant et perdra quelques instants la tête.

Profondeur de champ

La netteté de l’image est d’une sensibilité variable suivant le conditions. Ainsi si vous filmez un sujet à une dizaine de mètres, si une branche d’arbre est en avant-plan a 2 mètres, celle-ci sera flou. Par contre si vous filmez un paysage, tout sera net au delà d’une dizaine de mètres, y compris les montages à plusieurs kilomètres !

Cette zone de netteté autour du sujet est appellé : profondeur de champ, c’est la zone ou tout objet semble net par rapport aux réglages actuels.

Le jeu avec la profondeur de champ permet d’obtenir des effets intéressants pour mettre en valeur un sujet dans l’image, c’est un effet très utilisé au cinéma qui réclame souvent une mise au point manuelle et une maitrise des conditions de prise de vues.

La profondeur de champ dépend de plusieurs paramètres :

  • distance du sujet (focus)
  • ouverture du diaphragme (luminosité)
  • focale de l’objectif (zoom)

Ces paramètres influent la profondeur de champ, comme suit :

  • Plus le sujet est éloigné du caméscope plus la profondeur de champ augmente.
  • Plus la focale est petite (éloignement virtuelle du sujet cadré), plus la profondeur de champ augmente.
  • Plus l’ouverture est petite (diaphragme fermé) plus la profondeur de champ augmente.

Jouer avec la profondeur de champ
Ainsi pour avoir le maximum de netteté dans votre image à tout les plans, vous devrez :
  • être éloigné de votre sujet
  • utiliser le zoom arrière pour avoir une petite focale (grand angle)
  • avoir une petite ouverture du diaphragme (donc sujet lumineux, bien éclairé)

Astuce :Si vous n'avez pas accès facilement à ces réglages, vous pouvez utiliser les modes automatiques suivants en complémént :

  • "Paysage" qui privilégie une grande profondeur de champ

Et pour avoir une profondeur de champ réduite qui vous permettra de n’avoir que votre sujet principal net avec un avant et arrière plan flou, il vous faudra :

  • être très près de votre sujet
  • utiliser le zoom avant pour avoir une grande focale (zoom)
  • avoir une grande ouverture du diaphragme, donc un sujet peu lumineux

Astuce : Si vous n'avez pas accès facilement à ces réglages, vous pouvez utiliser les modes automatiques suivants en complémént :

  • "Portrait" qui privilégie automatique une petite profondeur de champ
  • "Sport" qui a tendance à fermer de diaphragme (pour obtenir une vitesse rapide)

Avec un caméscope numérique est il est difficile d'obtenir une faible profondeur de champ à cause principalement de leur petite focale dut aux dimensions réduite de leur capteur CCD et aussi du fait qu'ils sont conçut pour le grand public et que leur programme par défaut privilégie souvent une grande profondeur de champ pour faciliter l'auto-focus.

un exemple très parlant d'utilisation de la profondeur de champ.
ici pour augmenter l'effet dramatique de la découverte de l'anneau par Frodon, le réalisateur Peter Jackson à utilisé une très faible profondeur de champ et passe le focus du visage de Frodon à l'anneau : effet garanti ! (mais très dur a faire sans un cadreur profesionnel)

Le plus diffile sur les caméscopes DV est la maitrise de l’ouverture, car ce réglage n’est pas souvent débraillable en mode manuel. Il vous faudra alors jouer sur les conditions de prises de vues pour “obliger” le caméscope à passer “automatiquement” vers l’ouverture désirée.

Pour cela, le plus simple est de jouer sur l’éclairage du sujet. En effet si la luminosité est faible (ombre), le diaphragme s’ouvrira pour compenser, et inversement ce fermera avec un éclairage fort (plein soleil).

Vous pouvez aussi jongler avec les programmes automatique de votre caméscope pour forcer le diaphragme. Certains programmes (sport par exemple) force le diaphragme à s’ouvrir plus que la normale pour obtenir des images rapides, ceci vous permet aussi d’obtenir une profondeur de champ plus grande. Pour les programmes, y’a pas de secret il faut les tester dans différentes conditions (et pas celle prescrites) pour savoir un peu ce que l’on pourra en tirer. Certains livrets expliquent l’incidence des programmes sur le diaphragme, fouillez dans la doc...

Et pour finir... un peu de math ?

Pour les plus courageux et parce qu'il faut bien comprendre, quelques références mathématiques autour de la profondeur de champ.

Soit,

  • F, la focale de votre caméscope soit la "valeur de zoom", exprimé en mm
  • d, la distance du sujet et du réglage de netteté, exprimé en mètres
  • N, ouverture de votre diaphragme, exprimé en fX (f1.4, f16, f22...)
  • f, ouverture du diaphragme, expérimé en mm
  • e, le diamètre du cercle de confusion accepté, exprimé en mm

e, le cercle de confusion est variable suivant la dimension de l'image projeté dans l'appareil de prise de vue. Cette valeur en mm correspond au diamètre maximale d'un point image (sur le capteur) qui apparait comme net à l'oeil...
Pour un appareil photo classique (24x36) on considère souvent e = 0,02 mm.
Pour les caméscopes, l'image projetée est beaucoup plus petite et on prendra une valeur beaucoup plus faible de e. Les caméscopes numériques ont généralement un capteur CCD de 1/4 de pouces, soit une valeur e d'environ 0,0025 mm.

L'ouverture du diaphragme peut être exprimé en diaphragme N (noté fX) ou en diamètre d'ouverture f (mm), suivant le cas on utilise une formule ou l'autre pour calculer l'hyperfocale (distance à partir de laquelle tout est net).

On peut passer de l'une à l'autre forme avec :

  • f=F/N et N=F/f

On a alors,

Ouverture :

avec N (fX)
avec f (mm)

H, l'hyperfocale qui vaut :

H = (F*F)/(N*e)
H = F*f/e

et

  • PPN, le premier plan net : PPN = (H*d)/(H+d)
  • DPN, le dernier plan net : DPN = (H*d)/(H-d)

d'ou

  • PDC, la profondeur de champ : PDC = PPN-DPN

Prenons un cas concret.

  • Soit un caméscope numérique, considérons e = 0,0025 mm
  • Le sujet ce trouve à 5 mètres, d=5 m
  • L'ouverture est de 2.7 mm (plus grande ouverture), f=2.7 mm
  • La focale est estimé à 50 mm (zoom avant max x20), F=50 mm

Nous avons alors,

  • H = (50*2,7)/0.0025, H = 54 mètres

et

  • PPN = (54x5)/(54+5) = 4,58 mètres
  • DPN = (54x5)/(54-5) = 5,51 mètres

soit

  • PDC = 5,51-4,58 = 0,93 mètres de profondeur de champ

On notera qu'il s'agit plutôt d'une "grande" profondeur de champ... On ne pourra malheureusement guère faire mieux avec un caméscope numérique grand-public de par la faible taille du capteur.

Vous trouverez les données optiques de votre caméscope dans la fiche de spécification de votre manuel constructeur (ou sur le site internet du constructeur). Attention à la valeur focale qui est souvent exprimé en équivalent 35mm, il faut prendre les véritables valeurs focales optiques. Cette focale est exprimée par 2 valeurs mini et maxi correspondant au zoom arrière (grand angle) et zoom avant. La focale peut être exprimé en fX ou en mm, il ne faut pas confondre car ces valeurs sont inversement proportionnelle; un fX faible indique une grande ouverture en mm.

Un bon guide pour en savoir plus la lumière : Tout sur la photo
Un guide sur les notions d'hyperfocale et de profondeur de champ

 

Les images qui servent d'illustration à cette page sont la propriété de

  • "The fellowship of the Ring", film de Peter Jackson - © 2001 - New Line Cinema
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