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Comment fonctionne les objectifs photos ?

Trucs et astuces : La photographie numérique, son matériel, la technique pour réussir et parfaire vos photos.

Comment fonctionne les objectifs photos ?

Messagepar L.Frederic » 07 Juin 2007, 22:09


Je préviens que je ne savais pas réellement où poster, je pense que d'un coté, c'est une astuce pour comprendre le fonctionnement des objectifs, si c'est mal placé désolé!

J'avais eu l'idée de faire ce post après une brève explication de ce qu'était un objectif macro, j'ai voulu approfondir, peut etre que quelqu'un a déjà fait un sujet comme celui ci, si tel est le cas, je suis également désolé ^^

Je tiens aussi a m'excuser auprès de ceux qui trouverons mes shémas moches, désolé mais c'est fait a la main ^^ c'était ca ou Paint, alors je choix était vite fait :p


Comment fonctionne les objectifs photos ?

Nous allons voir ici quel est le fonctionnement de vos objectifs. Comment ça marche ? Eh bien, lisez donc la suite!


I/ Base d'optique

Lorsque l'on place un objet à une distance objectif-objet très importante (dite « + l'infinie »), l'image se place dans le plan focal image, c'est à dire a une distance égale à la focale dériere le dioptre de l'objectif.


En photographie, on est toujours en présence de ce cas, et la bague de mise au point est ce qui permet de régler en sorte a ce que l'image soit exactement dans le plan focal image, c'est à dire en plein sur le capteur, afin que la photo soit nete. Si ce n'était pas le cas, la photo aparaitrait floue ( on constante les mêmes problèmes chez les miopes et les astigmate, qui ont un problème au niveau du cristalin qui est soit trop convergent soit divergent (voir plus loin) dans leur cas, la correction n'est pas aportée par l'autofocus de leurs yeux ( :P ) mais par des lunettes ayant une dioptrie permettant cette correction).



Il existe deux types de lentilles :

-les traits rouges représentent la lumière-

Les lentilles convergentes :

Image

Les lentilles divergentes :

Image


Dans les objectifs photos, on se sert de lentilles convergentes.




II/ L'objectif



Je vais prendre l'exemple d'un objectif 24mm avec un capteur 16/24 (lignes rouges) et avec capteur 24/36 (lignes bleues) :

Image



Sur ce tracé, on peut voir que pour une image prise a une distance objectif-objet égale a 3fois la focale (on notera 3F) l'image la taille de l'objet pris en photo est égal a la taille du capteur (on notera 1C), que l'on soit en format 16/24 ou 24/36.

Pour 4F, on a un objet pris en photo de la taille de 2C.

Pour 5F, on a un objet pris en photo de la taille de 3C.

...

On peut alors tracer le graphique suivant a partir de cela :

Image



Ce graphique nous montre que la taille de l'objet pris en photo dépend de la distance entre l'objet et l'objectif, on peut en sortir la relation :

T = C * ((D/F)-2)

Il est important que toutes les unitées soit les mêmes (tout en mm ou tout en cm ou ...)

Je vous fait grace de la démonstration.
Edit : Ce shéma n'est juste que dans les cas ou les images sont prises a une distance de "+l'infini", c'est a dire pour des images prise a grossièrement plus d'un metre, dans le cas des objectifs macro, l'image ne se placera pas dans le plan focal image, mais bien a 2F derière le "centre optique". Le schéma et la démonstration ne sont donc pas tout a fait rigoureux, ils ne sont là que pour donner une idée générale du fonctionnement de l'objectif.

III/ Le multiplicateur de focale

On nous parle de focale multicateur de focale, comme quoi une photo prise avec un objectif 100mm et capteur 24/36 correspondrait a un 150mm pour une photo prise avec le même objectif et un capteur 16/24.



1) Mais d'où qu'il vient ce multiplicateur?

Eh bien déjà, il vient du rapport de la taille de la péloche 24/36 sur la taille du capteur numérique, normalement, c'est plus précisément le rapport des diagonales, mais cela marche avec tout les cotés.

Un capteur Nikon sera par exemple du format 16/24 et lorsque l'on divise 36 par 24, on obtient 1,5, pour les Olympus, ca sera 36 sur 18, donc 2.



2) Mais a quoi cela correspond réellement ?

En fait, pour expliquer simplement, je vais prendre un exemple :

Nikon D80 16/24 VS Canon EOS 5D 24/36


on va reprendre le calcul trouvé précédement : T = C * ((D/F)-2)

On va prendre la taille du plus grand coté du capteur pour ne pas prendre la diagonale, de toutes façon, comme dit avant, cela ne changera rien au résultat.

Imaginons une photos prise avec le D80 et un objectif 24mm à 1m de distance entre l'objet et le capteur : T = 0,024 * (( 1/0,024)-2) = 1m

On prend donc une image de 1m lorque l'on se trouve a 1m de distance

Maintenant, une photo prise avec le 5D et un objectif 36mm (1,5*24) à 1m toujours entre objet et capteur : T = 0,036 * ((1/0,036)-2) = 1m

Moralité, que l'on prenne une photo avec un capteur 24/36 et objectif 36mm ou une photo avec capteur 16/24 et objectif 24mm, on obtiendra le même résultat, le multiplicateur de focale n'est donc qu'une invention pour a la fois aider ceux qui viennent de l'argentique à s'y retrouver avec le numérique et pour vous rappellez que si vous voulez du beau grand angle faut acheter un appareil plus cher

Si on désigne par M le coefficient de multiplication, pour une image faite avec un capteur 24/36, il faudra donc avoir un objectif ayant une focale M fois plus petite pour avoir le même résultat

Remarque : le coefficient s'applique pour TOUT les objectifs à partir du moment où ils sont montés sur du numérique, cependant, un 24mm reste un 24mm, et ce n'est pas parce qu'il est noté DX ou DC ou je ne sais trop quoi que cela change pour lui.


IV/ les objectifs uniquement numérique

la seule chose changeant pour ces objectif est qu'ils ont des lentilles plus petites, ce qui permet de réduire le coups il faut l'avouer, mais que par la même occasion ils ne laissent pas pénétrer la lumière sur la totalité d'une péliculle 24/36 ce qui entraine en quelque sortes un très fort vignétage.


Voila j'ai fait ce que je pouvais pour vous expliquer comme je peux comment ca marche, maintenant à vous de me dire si j'ai fait une erreur

PS : si j'ai fait une erreur, prévenez et on en parlera ensemble ^^ :roll:
Modifié en dernier par L.Frederic le 09 Juin 2007, 22:23, modifié 4 fois.
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Messagepar Pentaxé » 09 Juin 2007, 00:31


Bravo pour la qualité de présentation de cet article et les efforts que cela représente :+5
Ca m'a rappelé les cours d'optique géométrique à la fac :D

Néanmoins, j'aimerais "tempérer" ta conclusion quand tu compares un 24x36 et un petit capteur...

Ok pour le raisonnement : même résultat si on prend une photo du même endroit avec un 24x36/36 mm et un 16x24/24 mm. Mais de là à dire que
le multiplicateur de focale n’est donc qu’une invention pour a la fois aider ceux qui viennent de l’argentique à s’y retrouver avec le numérique.
il y a un pas !

Il y a, tout d'abord, la différence de profondeur de champs que cela implique. Voir https://www.parlonsphoto.com/ftopic35288 ... amps-.html excellent article écrit par mes soins (quoi, la modestie ?! :::-b).

Ensuite et c'est plus grave, on pourrait croire en te lisant que l'on peut acheter un 50 mm macro-grandissement=1x (ou 1:1 comme on le voit plus souvent écrit) prévu pour le 24x36 et obtenir le même rapport sur un petit format. Or ce n'est pas le cas ! Je prépare actuellement un topo sur la macro et je ne m'étendrais pas plus avant pour l'instant mais plus le capteur est petit et plus le grandissement diminue. C'est plutôt intuitif d'ailleurs : que vaut-il mieux pour avoir la plus grande image possible, un petit ou un grand capteur :roll: ?
Par contre, un grand :m de soulever le problème que pose la les objectifs dit "numériques". Autant il est possible d'utiliser un caillou 24x36 sur un capteur plus petit mais l'inverse n'est pas vrai.
A ce sujet, j'ai lu un conseil là dessus. Si on compte un jour se fendre d'un capteur plein format, il faut bien se rendre à l'évidence : toute sa collection d'objectifs prévus pour un capteur plus petit sera bonne pour le marché de l'occase même si ils peuvent être montés sur le nouveau bijou :? Alors que le photographe qui aura acheté des optiques 24x36 pourra les conserver... Bien sur il faudra que les bagues soient compatibles, renseignez vous à l'avance.
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Messagepar L.Frederic » 09 Juin 2007, 08:02


Merci pour ces précisions sur la profondeur de champs, la je dois avouer ne pas y connaitre grand chose ^^

En revanche, j'ai un petit doute en ce qui concerne ce que tu dit sur la macro.
Il est vrai que si l'on prend un capteur 24/36, on aura une image d'une plus grande zone, mais le rapport de grossissement ne changera pas !

Pour qu'une image soit macro, il faut que 1cm dans la réalité fasse 1cm sur le capteur, or, si tu regarde le graphique sur lacomparaison entr el'image obtenue avec un 24mm d'un capteur 24/36 et d'un capteur 16/24, tu vois bien que pour une distance de 3fois la focale de l'objectif, que ce soit avec un capteur ou l'autre, on aura une image de la taille du capteur, la seule chose changeant est donc la taille de capteur ^^.

Si je vfais une erreur alors vraiment désolé, ceci n'est qu'une reflexion personnelle et pas une grande étude, je suivrais ce que tu fait sur la macro ^^

Allez bonne journée!


Fred
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Erreurs

Messagepar seba » 09 Juin 2007, 13:52


Des erreurs...
Des erreurs il y en a.
Notamment dans la première partie, tes dessins, tes calculs et tes explications sont complètement faux.
seba
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Renseignements

Messagepar seba » 09 Juin 2007, 14:04


Renseigne-toi un peu sur le net, tu y apprendras comment on trace les rayons pour une lentille mince (pour différentes distances), pour un système épais (comme les objectifs), ce que sont les éléments cardinaux d'un objectif, les plans principaux objet et image.
Ce qui t'évitera peut-être d'écrire n'importe quoi.
Pour enseigner quelque chose, il faut d'abord apprendre un minimum.
seba
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Re: Renseignements

Messagepar morpheusty » 09 Juin 2007, 14:23


seba a écrit:Renseigne-toi un peu sur le net, tu y apprendras comment on trace les rayons pour une lentille mince (pour différentes distances), pour un système épais (comme les objectifs), ce que sont les éléments cardinaux d’un objectif, les plans principaux objet et image.
Ce qui t'évitera peut-être d'écrire n’importe quoi.
Pour enseigner quelque chose, il faut d’abord apprendre un minimum.


Vu comment tu as l'air de maitriser le sujet il serait interessant que tu développes... enfin si tu as le temps biensure, car faire un tel poste prend beaucoup de temps.
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Impossible

Messagepar seba » 09 Juin 2007, 14:31


Impossible.
Ces bases prennent plusieurs pages dans les bouquins ou les sites internet.
Vous trouverez tout ce qu'il faut en faisant des recherches avec les mots : objectif - elements - cardinaux - plan - principal - objet - image.
Ca donnera déjà une bonne base de départ.
Je ne pense pas qu'un post soit vraiment le bon support.
seba
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Messagepar L.Frederic » 09 Juin 2007, 17:23


juste comme ça, j'accepte les critique ok, pas les attaques :D, j'essaye de donner un résumé et vu que sur la wikipédia (je ne considère pas cela comme de la pub puisque cette encyclopédie est gratuite), je trouve des résultats qui sont en accord avec mes calculs :

"Le 14 mm est la focale fixe la plus courte disponible dans plusieurs marques. Ces objectifs méritent le nom de super grand angle voire d'hyper grand angle, ou grand angle extrême. À un mètre de distance, ils permettent de cadrer un objet de 2,5 x 1,7 m. L'angle de champ est de 104° sur le grand bord de la photo et 114° dans la diagonale."

Ceci n'est qu'un exemple vous trouverez les autres la bas ^^
http://fr.wikipedia.org/wiki/Objectif-grand-angle

Donc, si la Wiki est fausse, on a fait deux fois la même erreur, et même si c'est quelque chose "d'amateur", je pense que l'on peut lui faire confiance ^^.

J'ai bien recherché ce que tu as proposé dans le moteur de recherche, et je crois que les schémas que j'ai fai et que tu dis faux, c'est parce qu'eux ont une façon un peu différente de les présenter, mais qui revient au même au final ^^, j'ai fait une simplification, peut être fausse, mais au vue des résultats identiques que je trouves sur plusieurs sites, j'accepteras de me faire gronder que si c'est valable :) .

Frédéric
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Méfiance

Messagepar seba » 09 Juin 2007, 17:43


Méfiance avec wikipedia.
N'importe qui peut y écrire n'importe quoi.
Le pire côtoie le meilleur.
En l'occurence, cet article est simpliste et truffé d'erreurs (aberration sphérique ainsi que son lien hypertexte, par exemple).
Ce n'est vraiment pas l'article à citer en référence.

Je ne te gronde pas, mais dans la première partie, les schémas et les explications sont absurdes.

Ton histoire avec 3F et le rapport de reproduction 1x n'a aucun sens, pas plus que le schéma qui essaie de l'expliquer.

Pour une simple question de symétrie, au rapport 1x la distance objet/lentille et lentille/image est la même, elle vaut 2F, et la distance objet/image vaut 4F.
Données archi-classiques que tu trouveras dans n'importe quel ouvrage d'optique élémentaire.
Prends une loupe (lentille mince) et tu pourras le vérifier expérimentalement.

Non, vraiment, il faudrait revoir tes sources, bien potasser tout ça, et acquérir un minimum de notions pour, au moins, écrire quelque chose d'exact, même si ça reste sommaire.
seba
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Messagepar Pentaxé » 09 Juin 2007, 19:55


Bon, on va pas se prendre le choux, non plus...

Frederic mérite un :+5 pour ces efforts même si ce n'est pas parfait. Je sais à quel point c'est difficile de réaliser ce genre d'article. Mon post sur la profondeur de champ représente plusieurs heures de taf ; j'ai été souvent tenté de balancer les équations et dé[strike]merd[/strike]brouille toi sur le net si tu veux des explications !

Je reconnais aussi que dans ta sévérité un tantinet excessive, seba, tu as raison en ce qui concerne, un, la fiabilité de certaines sources "Wiki" et, deux, la dure réalité : l'optique géométrique n'a rien d'évident :? Perso, j'ai découvert la bête en deuxième année de DEUG A (càd bac+2). C'est dire...

Allez, un petit lien pour ceux qui se demandent de quoi on peut bien parler :
http://www.univ-lemans.fr/enseignements ... opgeo.html

Bon, une faculté des sciences, on devrait pouvoir leur faire confiance :wink:
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Très bon

Messagepar seba » 09 Juin 2007, 20:18


Ah, très bon site.
Malheureusement, ton lien sera peut-être supprimé, selon la politique du forum.
seba
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Tiens

Messagepar seba » 09 Juin 2007, 20:22


Tiens, en cliquant sur le lien "profondeur de champ", je tombe là-dessus:

Profondeur de champ :
La profondeur de champ désigne la zone de netteté autour de la distance de mise au point, répartie pour un tiers en avant de cette valeur et pour deux tiers en arrière.

C'est quand même pas toi qui a écrit ça ?
seba
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Non

Messagepar seba » 09 Juin 2007, 20:41


Non, j'ai vu ton post, Pentaxé.
Mais y a aussi cette histoire 1/3-2/3.
En fait ce n'est pas vraiment ça, la proportion est variable selon la distance de mise au point.
Ca peut être 1/3-2/3 pour une certaine distance de mise au point, mais ce sera la seule.
seba
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Messagepar L.Frederic » 09 Juin 2007, 22:06


heu... si ca doit tourner a la polémique je préfère que l'on efface ce post je précise ^^

Concernant la Macro, j'avoue mon erreur apres reflexion, en effet, puisque l'objet doit etre proche de l'objectif, l'image ne se place pas dans le plan focal image mais bien a 2F derreire le centre optique ok, je corrige, et le schéma n'est en effet juste que pour les cas ou l'on se place a +l'infini, mais ce post était prévu pour ca ^^ discuter du fontionnement un peu plus théorique ^^.
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Messagepar morpheusty » 09 Juin 2007, 22:46


Pentaxé a écrit:Allez, un petit lien pour ceux qui se demandent de quoi on peut bien parler :
http://www.univ-lemans.fr/enseignements ... opgeo.html



fffffff ::-3

ça fait mal au crane ton lien là...

Essayer de co:prendre un truc comme ça ç ava quand t'as un prof pour bien t'expliquer chaqie phénomène... sinon... ::-7
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