Sciences physiques et chimiques en laboratoire (STL) · Première · Image
L’appareil photographique numérique
Ouverture, temps de pose, profondeur.
En bref
Un appareil photographique numérique se modélise très simplement : un diaphragme, une lentille convergente (l’objectif) et un capteur placé à une distance réglable.
Un appareil photographique numérique se modélise très simplement : un diaphragme, une lentille convergente (l’objectif) et un capteur placé à une distance réglable. Tous ses réglages découlent de ce modèle.
Le modèle
| Élément réel | Modèle | Rôle |
|---|---|---|
| Objectif | lentille convergente de focale f' | former l’image |
| Diaphragme | ouverture circulaire de diamètre D | doser la lumière |
| Obturateur | s’ouvre pendant le temps de pose | doser la durée d’exposition |
| Capteur | écran | recevoir l’image |
La mise au point consiste à placer le capteur là où se forme l’image nette : on déplace l’objectif selon la distance du sujet (relation de conjugaison).
Le nombre d’ouverture
N = f' / D
Il est gravé sur l’objectif : f/2 ; f/2,8 ; f/4 ; f/5,6 ; f/8 ; f/11 ; f/16. Passer d’une valeur à la suivante divise par deux la surface de l’ouverture, donc la lumière reçue.
Un petit nombre d’ouverture (f/2) correspond à une grande ouverture : beaucoup de lumière.
L’éclairement et l’énergie reçue
L’éclairement du capteur (en lux) augmente quand N diminue (il varie comme 1/N²). L’énergie lumineuse reçue par le capteur est proportionnelle à l’éclairement × le temps de pose. Pour une même exposition, on peut donc compenser : diviser la lumière par 2 (N de f/4 à f/5,6) et doubler le temps de pose (1/250 s à 1/125 s).
Un temps de pose court fige le mouvement ; un temps long risque le flou de bougé.
L’angle de champ
L’angle de champ est la portion de scène que l’appareil capte. Pour un capteur donné, il diminue quand la focale augmente : un grand-angle (f' = 24 mm) voit large, un téléobjectif (f' = 200 mm) voit un détail lointain.
La profondeur de champ
C’est la zone, devant et derrière le sujet, qui paraît nette. Elle augmente quand :
- le nombre d’ouverture augmente (on ferme le diaphragme) ;
- la focale diminue ;
- le sujet est plus éloigné.
Un portrait à f/2 donne un arrière-plan flou qui isole le sujet ; un paysage à f/11 est net du premier plan à l’horizon.
Le capteur CCD ou CMOS
Le capteur est une mosaïque de pixels : chacun convertit la lumière reçue en charge électrique (effet photoélectrique), ensuite numérisée. Un filtre coloré (rouge, vert ou bleu) devant chaque photosite permet de reconstituer les couleurs.
- La résolution : nombre de pixels (par exemple 6 000 × 4 000 = 24 millions de pixels).
- La sensibilité (ISO) : amplification du signal ; une sensibilité élevée permet de photographier dans la pénombre, au prix d’un bruit (grain) plus visible.
Exemple
Objectif de focale 50 mm, diamètre de l’ouverture 12,5 mm : N = 50 / 12,5 = 4, soit f/4.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
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1.Le nombre d’ouverture N vaut…
2.Focale 100 mm, diamètre d’ouverture 25 mm : N vaut…
3.Un petit nombre d’ouverture (f/2) correspond à…
4.Pour augmenter la profondeur de champ, on…
5.Un temps de pose court permet surtout…
6.Quand la focale augmente, l’angle de champ…
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