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Cours de photo - L'ouverture :

Qu'est-ce que l'ouverture ?

Nous avons vu que l'ouverture (en anglais, aperture ou f-number) représente la taille de l’orifice par lequel on fait entrer la lumière dans l’appareil photo.

Sur la plupart des objectifs, cette ouverture est variable. C’est le diaphragme qui permet de faire varier l’ouverture.

photo illustration du diaphragme

Le diaphragme est à l’appareil photo ce que l’iris est à l’oeil. Il est composé d’un jeu de lamelles qui se ferme et s’ouvre pour délimiter un orifice à peu près circulaire. Il permet de laisser entrer plus ou moins de lumière. Son symbole est : « F/xx ».
L’ouverture relative ou ouverture géométrique est définie par le rapport entre la focale de l’objectif et le diamètre de l’orifice du diaphragme.

Par exemple, pour un objectif d’une focale de 50 mm ouvert à F/2, le diamètre de l’ouverture est de 25 mm ( 50 mm / 2).

Dans l’image ci-dessous, f dénote la focale, D le diamètre de l’objectif.

image illustration focale et diamètre de l’objectif

A titre d’exemple supplémentaire, la figure ci-dessous donne la correspondance entre le diamètre et l’ouverture pour un objectif 100 mm F/2.

image illustration diamètre  et ouverture d’un objectif 100 mm F/2

Valeurs normalisées d’ouverture

Il est d’usage, depuis fort longtemps, d’utiliser des valeurs normalisées d’ouverture du diaphragme. Ces valeurs normalisées ont été choisies en raison de leurs propriétés, très pratiques pour le photographe. Les valeurs normalisées d’ouverture sont :
1 – 1,4 – 2 – 2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22 – 32 - 45

Chaque terme de cette liste peut être obtenu en multipliant le précédent par 1,4 environ (aux arrondis près), ou en multipliant le terme précédant celui qui précède par 2.

Pour les matheux (les personnes vraiment allergiques aux mathématiques peuvent passer au paragraphe suivant sans rien perdre d’important), cette suite est une progression géométrique dont le premier terme est 1 et la raison la racine carrée de deux, soit le nombre 1,414, arrondi en pratique à 1,4. Le nombre qualifiant l’ouverture est inversement proportionnel au diamètre du trou laissant entrer la lumière. Comme on l’a évoqué précédemment, la forme du diaphragme est quasi-circulaire. La surface par laquelle entre la lumière est donc à peu près proportionnelle au carré du diamètre (S = Pi*D²/4). En passant d’une valeur normalisée à la suivante, on divise le diamètre du trou par la racine de 2, et donc que la surface de l’orifice est alors divisée par deux. Au final, en passant d’une valeur normalisée à la suivante (ou précédente), on divise (ou multiplie) la quantité de lumière reçue par le capteur par deux.

image illustration taille des différentes ouvertures

Les points importants à comprendre et à retenir:

  • Le plus petit nombre correspond à la plus grande ouverture, et le plus grand nombre à la plus petite ouverture. Par exemple, une ouverture de F/2 est une grande ouverture, une ouverture de F/11 une petite ouverture.
  • Entre deux valeurs successives d’ouverture, la quantité de lumière qui entre dans la chambre de l’appareil est multipliée ou divisée par 2 (selon que l’on se déplace vers les grandes ou les petites ouvertures). Ce point est absolument essentiel pour la suite.

Exemples :

  • En passant de F/5,6 à F/8, la quantité de lumière admise dans l’appareil est divisée par 2;
  • Entre F/11 et F/5,6, la quantité de lumière reçue est multipliée par 4.

Jusque dans les années 1990, les objectifs ne pouvaient se régler que sur ces valeurs normalisées (ou une partie seulement d’entre elles), mais l’ouverture ne pouvait généralement pas prendre de valeurs intermédiaires. Il est aujourd’hui possible de régler le diaphragme par 1/2 ou 1/3 de valeurs (l’ouverture peut donc prendre des valeurs intermédiaires comme par exemple F/3,5 ou F/6,3). Mais il est important de se souvenir des valeurs normalisées les plus courantes, car c’est le passage d’une valeur normalisée à la suivante qui permet de dire que la quantité de lumière est divisée par 2.

Écarts entre deux valeurs d’ouverture: la notion d’IL

Lorsque l’on passe d’une valeur normalisée d’ouverture à la suivante, on dit souvent, de façon informelle, que l’on "ferme le diaphragme d’un cran" (1 stop en anglais). Donc, si l’on ferme d’un "cran", on divise la quantité de lumière accédant au capteur par deux.

Toutefois, la notion de "cran" est informelle et dépourvue de définition précise, si bien qu’elle peut prêter à confusion. On risque par exemple de confondre avec les 1/2 ou 1/3 de valeurs dont sont souvent dotés les appareils récents.

Pour clarifier ce dont on parle, il est préférable d’employer la notion d’IL ou Indice de lumination (EV ou Exposure Value en anglais). L’écart entre deux valeurs normalisées d’ouverture voisines est d’un IL. Autrement dit, fermer le diaphragme d’une valeur normalisée (d’un "cran") revient à baisser l’exposition d’un IL, ce qui veut dire que l’on divise par deux la quantité de lumière entrant dans la chambre de l’appareil. Baisser l’exposition de 2 IL revient à diviser la quantité de lumière par 4, et augmenter l’exposition de 3 IL correspond à une multiplication par 8 de la quantité de lumière entrant dans l’appareil.

Tableau d’indices de lumination par rapport à l’ouverture

Les IL forment ce que l’on appelle une échelle logarithmique de l’exposition. Cela veut simplement dire que si l’on si l’on monte d’1 IL, on divise la quantité de lumière par 2, et que si l’on monte encore d’un IL, la quantité de lumière est divisée par 4, et ainsi de suite, comme on le voit dans le tableau ci-dessus. Ce genre d’échelle est très courant. Par exemple, quand un musicien passe d’un do d’une octave à celui de l’octave supérieure, la tonalité (ou fréquence) de la note est multipliée par 2. En sautant une seconde octave, la fréquence de la note est multipliée par 4, et ainsi de suite. En quelque sorte, l’IL est à la quantité de lumière ce que l’octave est à la gamme musicale. Toujours dans le domaine du son, le décibel est un autre exemple d’échelle du même type.

Nous retrouverons cette notion d’IL ultérieurement et verrons alors mieux pourquoi elle facilite le travail du photographe.

Conséquences des variations de l’ouverture sur le rendu de la photo

Ouvrir ou fermer le diaphragme influe donc sur la quantité de lumière entrant dans la chambre de l’appareil, mais l’ouverture a une autre conséquence très importante: elle influe sur la profondeur de champ (depth of field en anglais), c’est-à-dire la profondeur de la zone du sujet qui peut être considérée comme nette sur la photo. Une grande ouverture (par exemple F/2) entraîne une faible profondeur de champ, alors qu’une faible ouverture (par exemple F/11 ou F/16) entraîne une grande profondeur de champ, et cela a un impact décisif sur le rendu esthétique de la photo. C’est si important que l’on peut presque affirmer (en poussant un peu le paradoxe) que le diaphragme n’est pas un instrument pour contrôler la quantité de lumière qui entre dans l’appareil, mais que c’est un instrument destiné à contrôler la profondeur de champ ayant l’inconvénient accessoire de faire varier la quantité de lumière traversant l’objectif sur lequel il est monté.

Les photos ci-dessous illustrent les différences de profondeur de champ pour deux ouvertures différentes.

photo des différences entre 2 profondeur de champ

La profondeur de champ est un sujet assez vaste, qui fera l’objet d’un chapitre à part entière.

Aucun objectif photographique n’est parfait. Ils souffrent tous plus ou moins de différents défauts optiques: distorsions, aberrations, vignettage, définition moins bonne en périphérie qu’au centre, etc. Ces défauts des objectifs sont généralement plus marqués à leur pleine ouverture. Fermer le diaphragme tend à atténuer ces défauts. Il est donc souvent recommandé de fermer d’un ou deux crans d’ouverture (voire trois) par rapport à l’ouverture maximale pour obtenir la meilleure qualité optique possible. Il est bon de consulter les tests de matériel des magazines ou des sites Web spécialisés pour connaître la plage d’utilisation optimale de chacun ses objectifs.

Observons en revanche que si une ouverture très faible permet une grande profondeur de champ et donc une plus grande zone nette, les trop faibles ouvertures entraînent une dégradation de la netteté de l’ensemble de la photo à cause de la diffraction. Sans entrer dans les détails, disons que la diffraction est un phénomène optique inévitable dès que des rayons lumineux passent à travers un orifice de petite taille, et est donc essentiellement indépendante de la qualité intrinsèque d’un objectif. Il n’est donc généralement pas recommandé de fermer au-delà de F/13, voire F/16 en format APS-C (reflex à petit capteur) et au-delà de F/16, voire F/22, en plein format (24x36).

Les photos ci-dessous représentent un réglet métallique photographié à très faible distance (macrophoto) sous un angle d’environ 45 degrés. La photo du haut est prise à F/2,8 et celle du bas à F/16. Il y a, pour chaque photo, à gauche le cliché presque entier (juste coupée en haut et en bas pour obtenir un format carré), et à droite un recadrage grossi.

photo réglet métallique photographié à très faible distance

En observant les deux versions de gauche, on voit très bien la différence de profondeur de champ entre une ouverture à F/2,8 et à F/16. En observant maintenant attentivement les deux recadrages à droite, on constate toujours le même phénomène de différence de profondeur de champ, mais on constate aussi que la zone nette de la photo à F/2,8 (autour de la graduation centrale) est bien plus nette que la photo à F/16, puisque l’on arrive, sur la photo à F/2,8, à distinguer les imperfections de polissage du métal et de gravure des graduations, alors que l’on ne devine rien de tel sur la photo à F/16, car la diffraction a gommé les fins détails à cette faible ouverture. Ces photos ont été prises avec un Canon EOS 350D (donc, un appareil au format APS-C) et le Tokina 100 mm Macro F/2,8. Un tutoriel sur le problème de la diffraction aux faibles ouvertures présentant l’ensemble des photos de cette série (6 ouvertures différentes de F/2,8 à F/16) a été publié sur le forum photo.

ce cours de photo gratuit vous a été proposé par L’équipe de parlonsphoto

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Ce cours a été rédigé par Laurent Rosenfeld