Tout le processus concernant le fonctionnement d’un appareil photo et la création de photographies.
Vous êtes-vous déjà demandé ce qu’est un appareil photo et comment il fonctionne ? Comment fonctionne cette délicate machinerie lorsque vous prenez une photo ? Vous n’êtes pas le seul à vous poser cette question, rassurez-vous.
Afin de pouvoir vous l’expliquer de la manière la plus simple et la plus précise, j’ai traduit un article trouvé sur le net, plus précisément sur ExpertPhotography, écrit par l’un des plus grands photographes du monde et traduit ci-dessous.
Les appareils photo ont beaucoup évolué au cours des cinquante dernières années. La photographie a changé de façon spectaculaire. Les appareils photo modernes d’aujourd’hui sont le résultat d’innombrables années de développement, mais les principes de base restent les mêmes.
Comment fonctionne un appareil photographique en bref
Un appareil photographique est un dispositif permettant de capturer et mémoriser des images statiques ou animées. En général, le fonctionnement d’un appareil photo repose sur quatre éléments principaux : l’objectif, le diaphragme, l’obturateur et le capteur.
L’objectif est la partie de l’appareil photo qui capture l’image et la convertit en une projection sur la surface du capteur. Le diaphragme est une ouverture variable qui contrôle la quantité de lumière entrant dans l’objectif, tandis que l’obturateur contrôle la durée de l’exposition de la lumière sur le capteur.
Le capteur est le composant qui capture et convertit la lumière en signaux électroniques, qui sont ensuite traités par le processeur de l’appareil photo pour créer l’image finale.
En général, le fonctionnement d’un appareil photo exige que l’utilisateur règle l’ouverture du diaphragme correcte et le temps d’exposition à l’aide de l’obturateur, en fonction des conditions de luminosité et de l’effet désiré. Une fois l’image prise, elle est enregistrée dans la mémoire interne de l’appareil photographique ou sur une carte mémoire externe.
En outre, les appareils photographiques peuvent être dotés de plusieurs fonctions et paramètres supplémentaires, tels que le focus automatique, la stabilisation de l’image, l’enregistrement vidéo et la connectivité sans fil pour le partage des images.
Comment fonctionne un appareil photo ? Voici le guide complet de l’importance de chaque élément pour comprendre le fonctionnement d’un appareil photo reflex numérique.
Quel est le rôle de la lumière ?
Pour comprendre le fonctionnement d’un appareil photo, il faut savoir comment fonctionne la lumière. La photographie n’existerait pas sans notre compréhension de la lumière.
Sans nous aventurer plus avant dans les méandres de la physique, clarifions les principes de base : la lumière se déplace en ligne droite. Elle ne prend aucun virage (du moins pratiquement pour nous, photographes). Elle est reflétée et absorbée.
Pour nos yeux et nos appareils photographiques, la lumière est une onde. Elle a pratiquement les mêmes propriétés que le son : elle varie en longueur d’onde, en fréquence et en amplitude. Elle diffère par son niveau d’énergie.
La tâche du photographe est de collecter et de capturer la lumière dans son goût et sa forme.
Concept de base des appareils photo
À l’exception des tout premiers appareils photo à sténopé (qui n’ont pas de verre), les deux parties principales des appareils photo sont l’objectif et le détecteur de lumière.
L’objectif de l’appareil photo capte la lumière et la projette sur la surface d’un détecteur de lumière – pellicule ou capteur numérique.
Ensuite, grâce à diverses méthodes de traitement, vous obtenez l’image finale qui est façonnée selon votre goût et les paramètres que vous avez définis.
La photographie, c’est tout ce qui se produit entre ces étapes – et même avant.
Et c’est vous, le photographe, qui en avez le contrôle.
L’objectif
L’objectif est le premier moment où la lumière rencontre l’appareil photo et il est, à mon avis, essentiel de le connaître si l’on veut comprendre le fonctionnement d’un appareil photo et de son ensemble.
La lumière passe à travers l’objectif. Grâce à diverses formules optiques, il crée la manière dont l’image est projetée. C’est l’un des instruments d’expression les plus puissants, il est donc essentiel de comprendre comment il fonctionne.
Structure optique
L’objectif de votre appareil photo n’est pas réellement un objectif. Il est composé de nombreux objectifs individuels et de groupes d’objectifs, les fameux éléments.
La structure est le résultat d’une conception méticuleuse. Il existe des formules standard, telles que 50 mm f / 1,8 ou f / 1,4. Certains objectifs pour appareils photo avancés et extrêmes ont des formules qui n’étaient pas possibles il y a encore quelques années. La formule optique d’un objectif détermine l’image qu’il peut projeter sur un capteur.
Longueur focale
En termes simples, la longueur focale définit l’ampleur du zoom. Une longueur focale plus courte offre un angle de vue plus large. Une longueur focale plus élevée – “plus longue” – donne un cadrage plus étroit de la scène.
En termes techniques, la longueur focale est la distance entre le point de convergence de l’objectif et le capteur ou la pellicule.
Il est pratiquement impossible de concevoir un objectif dont le point de convergence se situe avant l’élément frontal, mais il peut se situer derrière. Cela signifie que les téléobjectifs doivent être plus longs (à l’exception des objectifs à miroir). Cependant, les objectifs grand angle peuvent être étonnamment longs.
Les zooms changent de point en se déplaçant d’avant en arrière. Les objectifs “Prime” sont fixes et les éléments ne bougent que pour la mise au point.
Ouverture
Le diamètre de l’objectif détermine la quantité maximale de lumière qui peut passer.
La plupart des objectifs comportent un iris. L’iris est utilisé pour réduire le diamètre. Il fonctionne comme la pupille de vos yeux : plus il est étroit, moins il laisse passer la lumière.
Le rétrécissement de l’iris entraîne également une plus grande profondeur de champ et une moins grande séparation de l’arrière-plan.
La valeur d’ouverture du diaphragme est indiquée sous la forme d’un F-stop. Le diaphragme est un rapport. Vous pouvez le calculer en divisant la longueur focale par le diamètre de l’objectif ( au niveau de l’iris).
Par exemple, le F-stop d’un objectif de 50 mm avec un diamètre d’ouverture de 25 mm est f/2.
Bien entendu, lorsque l’on zoome, la longueur focale change. Dans les objectifs dont l’ouverture minimale est constante, par exemple 24-70 mm f / 2,8, l’ouverture s’ouvre progressivement au fur et à mesure que l’on zoome. De cette manière, le rapport reste le même.
Mise au point
Comme vos yeux, l’objectif d’un appareil photo voit le monde en plans focaux. Ces plans sont parallèles à l’élément frontal de l’objectif de l’appareil photo et (dans la plupart des cas) au capteur. Les exceptions sont les objectifs Tilt Shift et les objectifs extrêmement grand-angle.
Pour faire la mise au point sur un plan particulier, un élément de l’objectif doit se déplacer à l’intérieur de l’objectif. Vous pouvez contrôler cet élément avec l’autofocus ou manuellement en tournant la bague de mise au point.
Chaque objectif dispose d’une gamme de mise au point. Plus l’élément de mise au point est proche du capteur, plus la mise au point est importante.
À l’exception des objectifs macro, la plupart des objectifs passent à la mise au point à l’infini. L’infini est le plan au-delà duquel pratiquement tout est parfaitement net. Physiquement, il est possible d’aller au-delà, mais cela ne sert à rien puisque l’image redevient alors floue.
Lors de la prise de vue en gros plan, l’élément de mise au point s’éloigne du capteur. Il est donc possible de rendre macro n’importe quel objectif non macro en ajoutant des tubes rallonges entre le boîtier et l’objectif.
En général, la bague de mise au point est physiquement fixée au mécanisme de mise au point à l’intérieur de l’objectif. Dans ce cas, la mise au point manuelle vous donne un contrôle direct. Dans certains objectifs, il n’y a qu’un contrôle électronique.
C’est le cas des objectifs lourds (comme le Canon 85 mm f/1,2 II). Dans les modèles minuscules, où une bague de mise au point normale ne serait de toute façon pas pratique (comme l’objectif Canon 40 mm f/2,8 pancake), elle est souvent utilisée.
Stabilisation
Certains objectifs modernes comportent une pièce qui stabilise activement le mouvement de l’appareil photo. Cette partie est généralement un bloc structurellement distinct situé à l’arrière de l’objectif.
À l’aide d’un gyroscope, il mesure et contrebalance le tremblement de la main et d’autres mouvements.
La dénomination des systèmes de stabilisation varie d’une marque à l’autre. Canon parle de stabilisateur d’image (IS), Nikon de réduction de vibration (VR), Sony de stabilisateur optique (OSS), etc.
Poids et ergonomie
Les dimensions et le poids des objectifs dépendent de nombreux facteurs.
En général, une ouverture plus rapide signifie des objectifs plus grands. Une large plage de zoom implique également des objectifs plus longs lorsqu’ils sont agrandis, mais ils sont souvent rétractables.
En outre, plus la taille du capteur prévu est grande, plus l’objectif doit être grand.
La stabilisation pèse également plus lourd.
Très souvent, les fabricants conçoivent leurs objectifs de manière à assurer un bon équilibre avec leurs appareils photo. Mais dans certains cas, cela n’est pas possible. Les téléobjectifs et super-téléobjectifs rapides (tels que le Canon 200 mm f / 2 ) et les ultra-grands angles rapides (tels que le Sigma 14 mm f / 1,8 ) doivent avoir des éléments frontaux énormes, ce qui peut donner l’impression d’un déséquilibre.
Connexion au boîtier de l’appareil photo
En ce sens, il existe deux types d’objectifs : les objectifs interchangeables et les objectifs fixes.
Les objectifs fixes se trouvent principalement dans les appareils photo compacts et bridges grand public. Certaines marques, comme Leica, fabriquent des appareils photo à objectif fixe haut de gamme.
Les objectifs fixes n’offrent pas beaucoup d’options : vous obtenez ce que vous obtenez.
Toutefois, sur les appareils photo reflex numériques à objectif unique (DSLR) et les appareils photo à objectif interchangeable sans miroir (MILC), il est possible de changer d’objectif indépendamment du boîtier de l’appareil photo.
Chaque fabricant d’appareils photo (ou alliance) dispose de montures d’objectif standard pour relier les objectifs aux boîtiers.
En plus d’assurer la sécurité et la stabilité des objectifs, chaque monture est dotée d’un protocole électronique. Ce protocole est nécessaire pour alimenter l’autofocus et la stabilisation. Les liaisons de données transfèrent également l’ouverture, la distance de mise au point, le zoom et les informations générales sur l’objectif.
Les principaux types de montures d’appareil photo sont les montures EF / EF-S (DSLR), EF-M (sans miroir avec capteur recadré) et RF (sans miroir plein format) de Canon, ainsi que les montures F (DSLR) et Z (sans miroir) de Nikon, les montures A (DSLR) et E (sans miroir) de Sony et bien d’autres encore.
Appareils photographiques
Après avoir traversé l’objectif, la lumière arrive à l’appareil photo, où elle est détectée par un capteur ou une pellicule. Croyez-moi, le fonctionnement d’un appareil photo n’est finalement pas compliqué, il suffit d’y consacrer un peu de temps.
Viseur
Tous les reflex numériques et de nombreux appareils photo sans miroir sont équipés d’un viseur. Il peut être optique ou électronique.
Dans un appareil photo numérique DSLR doté d’un viseur optique, une fois que la lumière arrive de l’objectif, elle rebondit sur un miroir semi-perméable. La majeure partie de la lumière se reflète ensuite sur un pentaprisme, puis sur le viseur.
Une partie de la lumière est reflétée vers le bas à travers un miroir secondaire dans le capteur d’autofocus.
Dans un appareil photo sans miroir, il n’y a pas de connexion optique entre l’objectif et l’œil. La lumière est toujours dirigée directement vers le capteur.
À partir du capteur, la vue en direct est transmise numériquement au viseur électronique (EVF) ou à l’écran arrière.
Obturateur
L’obturateur est le mécanisme qui permet à la lumière de pénétrer dans la pellicule ou le capteur pendant une période de temps spécifique (la vitesse de l’obturateur).
Avant l’avènement de l’appareil photo numérique, la seule option était l’obturateur mécanique. Ils déplacent physiquement un obstacle sur le chemin de la lumière.
L’obturateur mécanique, que l’on trouve dans la plupart des appareils photo, possède deux rideaux. Lorsque l’on appuie sur le déclencheur, le premier rideau coulisse vers le haut et laisse passer la lumière sur le capteur de l’appareil photo. Ensuite, après le temps de réglage de la vitesse de l’obturateur, le second rideau se ferme. Le capteur est à nouveau verrouillé.
Ce concept est fondamental pour comprendre le fonctionnement d’un reflex.
L’un des inconvénients des obturateurs est qu’il n’est pas possible d’utiliser un flash standard en dessous d’une certaine vitesse de l’obturateur. Cette vitesse est généralement d’environ 1/200e de seconde. En dessous de cette vitesse, ils n’exposent pas l’ensemble du cadre en même temps.
Il y a une fenêtre entre les rideaux qui passent d’un côté à l’autre.
En revanche, un flash est instantané, donc si vous descendez en dessous de cette vitesse, seule une bande du cadre sera éclairée. Vous pouvez éviter ce problème en utilisant la synchronisation à grande vitesse.
Les rideaux électroniques sont un produit de l’ère des appareils photo numériques. Ils sont utilisés pour une lecture rapide et continue des images.
Presque tous les appareils photo numériques sont équipés d’un obturateur électronique. Il fonctionne en collectant les données du capteur par blocs (généralement des rangées de pixels), en se déplaçant vers le bas.
Cela permet des prises de vue silencieuses et des temps de pose très courts (dans certains cas, 1/32000e de seconde). L’inconvénient est que les sujets se déplaçant rapidement apparaissent déformés en raison de la lecture asynchrone.
Les appareils photo grand public utilisent des obturateurs électroniques pour la visualisation en direct et l’enregistrement vidéo.
Dans certains appareils photo avancés, vous trouverez un obturateur électronique global. Il lit les données de l’ensemble de l’image simultanément, ce qui résout le problème de la distorsion de la bande. Il est principalement utilisé pour l’enregistrement vidéo professionnel.
Capteur
Les capteurs numériques sont composés de pixels. Les pixels sont de minuscules cellules solaires qui convertissent la lumière en électricité.
La plupart des appareils photo numériques sont équipés d’un capteur CMOS ou CCD standard à couche unique. Le CMOS est une technologie plus récente qui permet une lecture individuelle des pixels et une faible consommation d’énergie.
Les pixels sont disposés dans un agencement appelé mosaïque de Bayer à l’aide de filtres colorés. La mosaïque Bayer se compose de blocs de quatre pixels, deux verts, un rouge et un bleu.
Comme chaque pixel n’est sensible qu’à sa propre couleur, le résultat final est une image avec des points rouges, verts et bleus dispersés.
Pour obtenir des tons doux et une photographie lisse, le processeur ou le logiciel d’édition devra effectuer le debayering. Cela n’est pas essentiel pour comprendre le fonctionnement d’un appareil photo numérique, mais c’est toujours un plus à savoir.
Sensibilité ISO
Lorsque vous (ou votre appareil photo) réglez la valeur ISO, plusieurs choses peuvent se produire en fonction de l’appareil photo et de la valeur ISO exacte.
Les appareils photo dotés de capteurs CMOS (la plupart des appareils photo numériques) possèdent un minuscule amplificateur pour chaque pixel. Une fois la photo exposée, il amplifie les pixels à un niveau supérieur, en fonction de la valeur ISO.
Jusqu’à une certaine valeur, généralement 1600 ISO, il s’agit de la seule amplification.
Au-delà, l’ISO est une balise numérique intégrée au fichier non traité ou une amplification numérique pour les fichiers jpg.
Conversion et traitement numérique
Après lecture du capteur de l’appareil photo numérique et passage par l’amplificateur, les données sont converties en données numériques. C’est la tâche du convertisseur analogique-numérique.
La plupart des appareils photo modernes convertissent en 16 bits, mais n’utilisent que 14 bits. Les 2 bits supplémentaires permettent une plus grande flexibilité dans la post-production et le filtrage.
14 bits signifie que pour chaque pixel, il y a 16 384 valeurs possibles. Il en résulte une immense gamme de couleurs et de tons dans les appareils photo numériques modernes.
Les données des pixels sont ensuite transmises au processeur d’image. Le processeur exécute divers algorithmes, filtres, debayering et compression si la sortie jpg est choisie.
L’image finale est alors inscrite sur votre papier. Voilà en quelques mots comment fonctionne un appareil photo.
Cet article a été traduit librement depuis ExpertPhotography et je pense qu’il s’agit de la meilleure explication qui puisse exister au monde de ce qu’est un appareil photo et de son fonctionnement.