L’ouverture réelle en macro

Allez, c’est parti pour le premier article technique de ce blog !

Cet article est là pour mettre fin aux interrogations de chacun sur le fonctionnement réel d’un objectif macro en terme d’ouverture. Dans cet article, j’utiliserai le terme « grandissement » au lieu de « grossissement » car ce second n’est qu’un abus de langage.

En étudiant le comportement de mon macro 150 Sigma, je me suis confronté à plusieurs dilemmes. Premièrement, c’était bien le seul objectif que j’avais à l’époque dans mon parc qui communiquait au boîtier (un Nikon) une perte d’ouverture liée à l’augmentation du tirage. Ensuite, j’ai remarqué que le diaphragme se fermait mécaniquement au fur et à mesure que le grandissement était important (mise au point proche), alors que le levier de commande du diaphragme restait dans une position identique. Voici deux étranges phénomènes !

Le premier a trouvé rapidement la réponse en flânant ici et là sur le net : la perte d’ouverture. Cependant, j’ai appris par la suite qu’il s’agissait plus exactement de la perte photométrique (perte de lumière) et non pas la perte géométrique (liée à la profondeur de champ réelle). En effet, un objectif macro f/2.8 par exemple reste à priori géométriquement un f/2.8 quelque soit la distance de mise au point. Par contre, il perd naturellement de la lumière, avec un ratio théorique de 4 (2 IL ou 2 crans de diaphragme) lorsqu’on atteint le rapport de grandissement de 1. Quoi qu’il arrive, nos boîtiers compensent cette perte au niveau de l’exposition ou du dosage du flash (TTL). À partir de là, deux philosophies se dégagent. Les boîtiers Nikon tiennent compte de cette perte et l’affichent. Ils affichent donc l’ouverture photométrique. Les boîtiers Canon ignorent tout simplement ce fait et affichent toujours l’ouverture géométrique. De plus, seuls les vrais objectifs macro à puce fonctionnent ainsi et communiquent cette perte. Les objectifs macro manuels n’ont pas de puce et sont renseignés dans les menus des boîtiers disposant de cette fonctionnalité, et les objectifs classiques non macro n’ont que rarement une mise au point suffisamment proche pour justifier un tel dispositif, la perte de lumière est donc ignorée d’un point de vue de l’utilisateur.

En observation réelle, le Sigma 150mm f/2.8 passe sur le boîtier à f/3 à partir de 6 m de distance environ, puis f/3.2, 3.3, 3.5, 3.8, 4, 4.2, 4.5, et passe violemment à f/5.6 entre le rapport 1/1.3 et le rapport 1. Je mets ça sur le compte d’une implémentation approximative du procédé, car en fait il est inutile d’être précis.

Quand il s’agit de calculer la profondeur de champ, c’est facile à l’infini puisque l’ouverture indiquée est la vraie ouverture géométrique. C’est facile aussi à calculer (quoique… on verra plus tard) au rapport de grandissement 1 puisqu’il y a une différence d’exactement 2 diaphragmes entre l’ouverture photométrique (indiquée) et l’ouverture géométrique. Mais entre ces deux extrêmes, c’est un peu au pifomètre.

Au tout début, je voyais la philosophie de Nikon comme bien plus maligne que celle de Canon. Avec le temps, j’en suis venu à penser l’inverse, bien que cette dernière laisse le photographe débutant dans l’ignorance de cette perte de lumière.

Voila qui éclaircit entièrement le premier mystère. Reste le second, ce diaphragme qui semble se fermer tout seul mécaniquement lorsqu’on rapproche la distance de mise au point.

Par une astuce couramment utilisée de nos jours, les objectifs ont tendance à diminuer la focale pour plus facilement atteindre de grands grandissements. Le Sigma 150mm f/2.8 n’y échappe pas, d’autant plus que sa mise au point est interne. Je n’ai pas été calculer exactement la focale résultante à sa mise au point minimum de 38 cm. Je l’estime autour de 100 mm à vue de nez. Du coup, s’il faut conserver une ouverture géométrique constante de f/2.8 alors que la focale diminue, il devient logique de fermer aussi le diaphragme ! Voila l’explication. C’est simple comme bonjour !

Si ce diaphragme ne se fermait pas, alors on serait confronté à une ouverture exagérément grande, induisant potentiellement un fort vignetage. Une focale de 150 mm avec une ouverture de f/2.8 conduit à un puits de lumière d’environ 53 mm de diamètre, ce qui est environ la taille de la lentille frontale. Avec la vraie focale au pif de 100 mm supposée ci-dessus, on aurait alors une ouverture équivalente (au centre de l’image) d’environ f/1.89. Le vignetage fort est dû à ce moment-là à la conception intrinsèque de la formule optique, et la perte de lumière en-dehors de l’axe optique se fait sentir bien plus vite, car les obstacles sont nombreux à l’intérieur de l’objectif en dehors du diaphragme resté grand ouvert à tort.

En observant d’autres modèles d’objectifs macro, on constate que certains évoluent différemment. Certains perdent 2 IL, d’autres un peu moins, mais pourquoi ? Tout simplement parce que leur diaphragme n’est pas conçu identiquement. Si mon Sigma 150 semble être conçu pour conserver la vraie ouverture géométrique de f/2.8 (et donc perd bel et bien 2 IL au rapport 1), ce n’est pas le cas de tous, et certains peuvent tricher en aboutissant quand même à une ouverture géométrique au final supérieure (chiffre plus petit) à la valeur nominale de l’objectif, associée toujours avec une perte de focale, et donc quand on prend en compte cette perte universelle d’exactement 2 IL en terme d’ouverture photométrique réelle, on aboutit à quelque chose qui n’est pas à 2 IL en-dessous de l’ouverture nominale indiquée sur le fût. Pour faire simple, ça explique pourquoi certains macro à f/2.8 se ferme à f/5.6 (cas de ce macro Sigma 150), et d’autres à seulement f/3.3 ou autres valeurs.

Sachant cela, ni la philosophie de Nikon, ni celle de Canon n’est la bonne. On en revient donc à l’époque du tout manuel, quand il s’agissait de calculer la véritable ouverture géométrique, puis la photométrique, à partir de tables spécifiques à chaque objectif. Déjà, comme cette dernière est aujourd’hui calculée par le boîtier (« Thru The Lens », ou « à travers l’objectif » pour les non-anglophones), alors notre travail est simplifié.

Une réflexion au sujet de « L’ouverture réelle en macro »

  1. Salut PJ,
    Très intéressant cet article, je ne savais pas que les objectifs perdaient de la luminosité en se rapprochant du sujet.
    Bonne continuation de ton blog, je m’abonne !

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