Bases en optique pour la photo

Sténopé

Le calcul de l'ouverture (f)

Les objectifs sont donnés avec une focale et une ouverture minimum donnée (ie: 105 mm 2.8) mais dans certain cas il faut calculer l'ouverture tout seul.

L’exemple type et un sténopé "fait maison". Un bout de carton noir scotché sur le boîtier par exemple.

Dans ce cas là on maîtrise bien focale (distance entre le capteur et le "trou".

En revanche que dire de l'ouverture?

Et bien c'est très simple, ça doit même être à l’origine de cette mesure. L'ouverture est fonction de la taille du trou et de la distance de ce trou au capteur.

f = distance focale / taille du trou

Exemple pour le bouchon "Lenox Laser" pour Nikon :

• Trou 250 microns soit 0.25 mm
• distance focale (sur mon D90 en tout cas) 50 mm

f = 50 / 0.25
f = 200

Donc mon "objectif" Sténopé ouvre à f200.

Calcul du trou idéal

En gros, pour un sténopé:

• Plus le trou est gros plus y'a de lumière donc le temps de pause sera court.
• Plus le trou est petit plus c'est net
• si le trou est trop petit on rentre dans des problèmes de diffraction (en plus du fait que l'on n'a vraiment plus de lumière)

Le calcul du trou idéal est fonction de la focale du sténopé.

d = 1/25 sqrt (dist)

La racine carré de la distance focale divisée par 25!

Soit pour mon D90 où le bouchon du boîtier est à 50 mm du capteur:

d = 1/25 sqrt (50)
d = 0.283 mm

Le sténopé vendu par Lenox Laser faisant 250 micron est donc finalement trop petit!

La preuve sur cette photo :

Photo d'origine : http://www.flickr.com/photos/jean_pinon/5466508314/in/photostream

Je crois même qu'en mesurant la taille des franges d'interférences on doit pouvoir déterminer la couleur précise. On voit bien que les cercles oranges sont plus fins que les rouges non ? Faudrait faire le test avec du rouge et du bleu!

Calcul de l'exposition

Système APEX

On utilise le système APEX (acronyme de « Additive system of Photography EXposure »)

Ev = Av + Tv = Bv + Sv

Un système logarithmique pour simplifier les calculs. Le photographe de l'époque n'avait pas une calculatrice sur lui! (ici log2(x) signifie logarithme en base 2 de x et est calculé par ln(x)/ln(2))

• Ev : Exposition (Exposure value) Donne une idée de l'exposition
• Av : Ouverture (Aperture value) Lié à l'ouverture (diaphragme)

Av = 2 x Log2 (ouverture)

• Tv : Temps de pose ou vitesse d'obturation (Time value ou Exposure time ou Shutter Speed)Lié au temps de pause (vitesse)

Tv = -log2( temps de pause ) 

Temps de pause en secondes donc 0.5 pour 1/2 seconde etc...

• Bv : Luminance (Brightness) La luminosité de la scène

Bv = log2 (B/0.3 x K)

K=11,4 si la luminosité est en Candéla/m²

• Sv : Sensibilité (Film Speed) la sensibilité du film (capteur) en ISO

Sv = log2 (ISO / 3.125)

Calcul du temps de pause pour le Sténopé

• On calcule l'ouverture équivalente du sténopé (1.1).
• On note les trous valeurs Ouverture (diaphragme) temps de pause (vitesse) et sensibilité (ISO)

Exemple : f8, 1/125 sec et 200 ISO.

• On calcule Ev

Ev = Av + Tv
EV = 2 x Log2 (8) - log2(1/125)
EV = 2 x Log2 (8) - log2(0.008)
EV = 2 x 3 + 7
EV = 6 + 7
EV = 13

• On déduit la vitesse pour f200 (mon sténopé)

Ev = Av + Tv
13 = 2 x Log2(200) - log2(S)
13 = 15.3 - log2 (S)
log2 (S) = 13-15.3
log2 (S) = -2.3