O.U.A.T.A.Q.   once upon a time asked questions

 

Je viens de retrouver l'appareil photo de mon père, j'aimerais bien l'essayer, mais je ne connais rien à l'argentique

   
   

J'ai rédigé deux pages sur les bases pour la prise de vue photo traditionnelle.

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Pourquoi ne donnez-vous pas votre avis sur les 50 mm ?

   
   

Je pense que ça n'aurait pas captivé les gens que je leur dise que les 50 1,8 sont très bons; ils le sont en général, c'est bien connu.

Or, je n'ai pas de 50 1,4 Nikon et je ne parle que de ce que j'ai essayé (ou, à la marge, d'optiques sur lesquelles je précise bien que j'ai recueilli des "avis concordants d'utilisateurs directs fiables").

Vous ne m'étonnez pas en me signalant que votre 1,4 est meilleur dans les bords que le 1,2. Chasseur d'images a éreinté celui-ci. Pour ma part, j'ai eu un 55 1,2 F atroce. Mais il permettait des images "impossibles".

J'ai eu un 50 1,4 Canon FD et maintenant un 50 1,4 EF, tous les deux très bons, ils sont réputés meilleurs que les Nikon. Mais sans base de comparaison personnelle, je préfère ne rien écrire.

De toutes façons, ces optiques permettent des images au dessus de tous soupçons vers f 5,6 pour des tirages déjà grands (30x40). Les apports d'un pied et d'un déclenchement miroir relevé apportent plus que la différence de piqué propre à l'optique (mais le 50 1,2 a de la distorsion).

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Pourquoi un objectif 50 mm 1,4 est-il moins bon à pleine ouverture ?

   
   

Un système optique est essentiellement caractérisé par sa focale et son ouverture maximum. Dans le cas des optiques photographiques, on installe un diaphragme pour pouvoir, avec le concours des "vitesses", ajuster la prise de vue à la luminosité ambiante. Bien entendu, le diaphragme joue sur la profondeur de champ, que l'opérateur cherche à diminuer ou augmenter selon le rendu qu'il veut privilégier.

Considérons d'abord l'ouverture maximum : les optiques astronomiques sont destinées à fonctionner uniquement comme ça.

La nature ondulatoire de la lumière implique une résolution maximum, qui est la tache de diffraction d'un système parfait ayant le rapport f/d (ouverture) considéré. Plus le système est ouvert (f/d petit), plus la tache de diffraction est petite. Son rayon est de 1,22 λ f/d (où λ est la longueur d'onde). On voit que le diamètre de la tache est également proportionnel à la longueur d'onde; c'est pourquoi, avant l'invention du microscope électronique, on s'est échiné à construire des microscopes optiques en ultraviolet (dont la longueur d'onde est plus courte que la lumière visible), pour gratter un x2 sur le grossissement maximum. Voir wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/Théorie_de_la_diffraction. Une autre chose est la résolution spatiale en secondes d'arc, qui est, elle, proportionnelle à d, diamètre de l'optique, car la focale remultiplie la résolution sur le plan focal.

Donc, une optique parfaite est d'autant plus définie qu'elle est ouverte, la focale n'a pas d'influence (sauf si elle devenait elle-même extrêmement petite, de l'ordre de quelques dizaines de fois la longueur d'onde ou moins, ce qui est dans le domaine des nanotechnologies, pas du tout dans celui de l'optique usuelle).

Hélas, les systèmes optiques réels ne sont pas parfaits (limitation de la réfraction des constituants optiques disponibles - parti choisi à la conception - imperfections des matériaux, du polissage et du montage). En optique astronomique, le concepteur de l'optique essaye de minimiser les aberrations pour l'ouverture nominale. Selon l'ambition de l'instrument, il s'approche plus ou moins de l'optique parfaite. Il y a plusieurs aspects des aberrations, mais un paramètre est très parlant, c'est le coefficient de Strehl, qui est le rapport entre l'énergie concentrée dans la tache de diffraction effective sur l'axe (situation favorable) et l'énergie théorique qui y serait concentrée si l'instrument était parfait. Ce coefficient est de 99,5 % pour le top du top, 95 % pour du très bon matériel amateur, peut être 80 % pour les lunettes ordinaires comme celles vendues dans les grandes surfaces.

Génial me direz vous : j'ai une optique à f/d 4, ça me donne du 250 lignes par mm. Ben oui, mais dans l'axe. Tout le problème, c'est d'éviter que ça se dégrade en s'en écartant. Un télescope de Newton à f/d 4 (pas trop difficile d'en fabriquer un excellent pour un diamètre déjà appréciable de 200 mm) s'approche en effet des 2 microns au centre; malheureusement il est à 50 microns sur les bords du champ !

Tout le problème est donc d'obtenir quelque chose de très bon sur tout le champ. Le télescope est facilement parfait sur l'axe, car il n'est pas affecté par le chromatisme, les miroirs n'en générant pas. Pour avoir un champ entier excellent, on passe par des correcteurs (à lentilles), par exemple sur le télescope Hubble. La maîtrise de la conception optique revient en force.

J'ai fait un détour assez long par l'ouverture maximum, pour préciser cette question d'effet de la diffraction.

Revenons à un objectif photo, et à un diaphragme variable. Il faut concilier plus de choses : on ne peut pas sacrifier les bords du champ, et il faut être bon sur toute une gamme de diaphragmes. En plus, l'objectif doit être rétrofocus, pour laisser la place du miroir, pas excessivement lourd non plus.

A ouverture maximum, l'objectif sollicite l'ensemble du champ des lentilles. Or les aberrations sont d'autant plus grandes que le rayon lumineux est proche de leur bord (une lentille sphérique convergente l'est plus au bord que sa convergence nominale, et respectivement, une divergente, plus divergente au bord). La limitation imposée par la tache de diffraction théorique est plus favorable à pleine ouverture, mais le rendement réel en est très éloigné. Au fur et à mesure qu'on ferme, on ne sollicite plus que le centre des lentilles, donc on a moins d'aberrations; la diffraction augmente proportionnellement, et devient à partir d'un certain moment le facteur limitant. D'où cette courbe en forme de dos d'âne, avec un optimum vers f 5,6 ou f 8 pour du 24x36. Je vous signale que plus le format est grand, plus cet optimum s'accroît : il est vers f 11 en 6x6, vers f 16 ou f 22 en 4x5 pouces et vers f 32 ou f 45 en 8x10 pouces.

Les téléobjectifs 24x36 de très haute qualité, dans les focales de 180 mm et plus, ont une grande ouverture déjà très bonne et ils sont affectés par la diffraction vers f 8. Pour autant, ils sont assez loin (vers 80 paires de ligne par mm pour les 400 mm f2,8, vers 100 pour le meilleur 200 mm f2) du pouvoir séparateur d'une optique parfaite de cette ouverture, respectivement 200 et 250 paires de lignes. En 24x36, les plus hautes définitions sont obtenues au centre de l'image avec des focales courtes (20/35 mm) vers f 5,6 (135 à 150 paires de lignes par mm). Mais, à pleine ouverture, elles ont leur lot de défauts dans les angles.

Donc, pour répondre précisément à votre question : oui, quand on ouvre le diaph à f 1,4 sur un 50 mm Nikon, on perd en définition par rapport à f 5,6. On perd aussi les nuances de gris. J'ai raisonné ci-dessus uniquement en résolution. Les nuances de gris sont une question de contraste. Les deux évoluent plus ou moins parallèlement (mais ce n'est pas identique).

En dehors des super-télés dont il a été question plus haute, un des très rares objectifs à ne pratiquement pas perdre de résolution à pleine ouverture est le 50 mm f 2 Leitz Summicron M. Il fait 100 paires de lignes par mm au centre à f 2 comme à f 5,6. Les Nikon, Pentax, ou Olympus 50 mm f 1,8 font entre 100 et 135 paires de lignes à f 5,6 ou f 8, mais sont vers 60 à f 1,8. D'où la vénération pour le Leica, qui par ailleurs a un très bon contraste à f 2 (sur le terrain, c'est ahurissant, cet objectif trouve du contraste dans les ombres, là où les autres sortent une bouillie). Mais à f 5,6, pas de pb, vous prenez un Pentax ou un Olympus 1,8 de 20 ans d'âge qu'on peut arriver à décrocher d'occasion à 30 euros, ils écrasent n'importe quel autre objectif actuel. Les Minolta, Konica et les Canon 50 mm f 1,7 ou 1,8 ne doivent pas être loin non plus.

Par ailleurs, ce festival de paires de lignes peut incliner à penser qu'il n'y a pas de salut sans une image à 100 paires de lignes par mm. On a des résultats très honnêtes avec 30 paires de lignes effectives sur l'image, et à 50 on est très bien. En effet, les vibrations etc. dégradent la définition, et le film ajoute sa dispersion, sans parler du tirage si la restitution se fait sur papier, ou du dispositif de projection, si l'on ne se contente pas de l'évaluation à la loupe sur la pellicule (ce qui est très stimulant, mais pas le but final).

Nota : les courbes de transfert sont plus rigoureuses que les paires de lignes et leur usage s'est diffusé auprès des amateurs passionnés - mais c'est plus simple à expliquer et à comprendre en se référant aux paires de lignes.

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