Comment fonctionne un appareil photo ?

L'image de droite représente le schéma de principe d'un appareil photo. La "camera oscura" du XVéme siècle, l'ancêtre des nos appareils photos, fonctionnait suivant ce principe.

La lumière qui constitue l'image du poisson passe par une petite ouverture, le diaphragme, qui se trouve au coeur de l'objectif. Elle atteint ensuite le capteur qui recueille l'image : autrefois l'oeil de l'observateur pour la "camera oscura", la pellicule pour un appareil argentique, aujourd'hui le capteur électronique pour un appareil numérique.

La qualité de la photo va dépendre de la quantité de lumière qui va atteindre le capteur. Si celle-ci est trop faible, la photo sera sombre, sous-exposée, comme la photo d'alcyonaire ci-dessous à gauche. Si au contraire le capteur reçoit trop de lumière, la photo sera trop pâle, sur-exposée, comme celle de la murène ci-dessous à droite.

Heureusement, il est possible de "rattraper" beaucoup de photos. Lorsque une photo est sous-exposée ou sur-exposée, on peut reconstituer un cliché correct avec un logiciel de retouche.

Dans ces deux cas, c'est très facile. On peut améliorer significativement l'image en un minimum de temps : en survolant les vignettes avec la souris ou en cliquant dessus, vous avez un aperçu de ce que l'on peut obtenir par ce que j'appelle "La retouche en trois clics".

Génial, donc pas besoin de se prendre la tête, on prend sa photo et, si elle n'est pas bonne, on peut toujours la corriger après ! Donc ça va être facile !

Pas tout à fait aussi facile que ça. Bien sûr, on peut corriger beaucoup de choses, bien sûr on peut améliorer une photo. Mais si le cliché de départ est raté, on n'arrivera jamais à un résultat splendide. Un défaut d'exposition léger à moyen se corrigera bien, mais si la photo est totalement sur-exposée, on dit "brulée", on ne pourra pas faire grand chose.
Rappelle-toi : meilleure sera ta photo de départ, meilleur sera le résultat après retouche.

Le trio "vitesse, ouverture et ISO" pour une exposition correcte

Comme on vient de le voir, pour qu'une photo soit correctement exposée il faut que la quantité de lumière qui atteint le film ou le capteur soit bien dosée. Trois paramètres permettent d'agir sur cette quantité de lumière :

• La vitesse : c'est le temps pendant lequel l'obturateur de l'objectif laissera passer la lumière. Plus la luminosité est faible, plus il devra être long. Il est exprimé en secondes ou en fraction de seconde 1/500, 1/250, 1/125, 1/60, etc.
• L'ouverture : c'est la dimension de l'orifice par lequel pénètre la lumière. Il sera plus grand en cas de faible luminosité. Les valeurs habituelles f=22, 16, 11, 8, 5.6, 4, 2.8, 2 correspondent à des ouvertures de plus en plus grandes, chacune offrant une surface double de la précédente.
• Le degré ISO : il caractérise la sensibilité du capteur. Plus il est élevé, moins il faudra de lumière pour obtenir une photo bien exposée. Il s'exprime par un nombre qui varie de 80 (peu sensible) à des valeurs très élevées, 3200 voire 6400 (très sensible).

En pratique, il faudra jouer sur ces différents paramètres pour obtenir une exposition correcte. Ces réglages peuvent être choisis manuellement ou par les automatismes de l'appareil photo, j'y reviendrai dans la page "Prise de vue".

Le choix des valeurs de vitesse et d'ouverture qui donnent une exposition correcte n'est pas unique : si l'on choisit une vitesse deux fois plus lente associée à une ouverture d'un cran plus petite, le résultat en terme d'exposition sera exactement le même.

C'est ce qui est illustré sur le tableau ci-contre : si une photo est correctement exposée, par exemple avec une vitesse de 1/60 seconde et un diaphragme de 8, elle sera aussi bien exposée pour toutes les valeurs correspondant aux cases vertes du tableau, comme 1/250 seconde associée à une ouverture de 4.

Les cases jaunes donneront des photos un peu claires ou un peu sombres mais acceptables, les cases rouges des photos nettement trop claires ou trop sombres, et les cases noires et blanches des photos "ratées" qu'il faudra retoucher.

Le changement de la sensibilité ISO revient à déplacer la zone verte dans le tableau, comme l'illustrent les tableaux ci-dessous.

Si la lumière ambiante est trop faible, augmenter la sensibilité ISO permet de conserver une vitesse suffisamment rapide pour obtenir une photo nette. Si au contraire la lumière est trop forte (c'est rarement le cas en plongée) on pourra diminuer la valeur ISO.

Tous les appareils photo disposent d'un réglage ISO automatique (c'est le seul possible en mode "Auto", et il reste offert en option dans les différents autres modes). Dans de nombreux cas, l'appareil sélectionnera la valeur ISO la plus faible compatible avec les autres réglages de l'appareil.

Donc, si j'ai bien compris, je peux choisir ISO, vitesse et ouverture comme tu me l'expliques, et j'obtiendrai exactement la même photo ?

Absolument pas ! C'est un peu plus compliqué que cela car la qualité d'une photo ne se limite pas à une exposition correcte. Il faut aussi prendre en compte sa netteté, sa profondeur de champ et le "bruit" éventuel. Je vais t'expliquer tout cela maintenant.

L'influence de la vitesse

Ce que l'on appelle (improprement) vitesse est le temps pendant lequel l'obturateur laisse passer la lumière vers le capteur. Un temps plus long permet de recueillir plus de lumière, mais augmente le risque d'une photo floue. Le flou peut provenir de deux causes distinctes qui ont toutes deux le même remède : un temps d'exposition plus court.

La première cause de flou est un mouvement de l'appareil causé par les mouvements du plongeur au moment du déclenchement. On limite cet effet par une bonne stabilisation et en tenant l'appareil fermement à deux mains. Il faut éviter d'utiliser des temps de pose supérieurs à 1/60 seconde, voire même à 1/125 seconde lorsque la prise de vue est compliquée par du courant ou du ressac.

La seconde cause est liée au mouvement du sujet que l'on photographie. C'est en particulier le cas pour les demoiselles ou les poissons- clowns qui sont en perpétuel mouvement.

Les trois photos d'une demoiselle à queue jaune (microspathodon chrysurus) ci-dessous illustrent ces deux types de flou :

• La photo de gauche est entièrement floue, du fait d'une vitesse trop lente et d'un mouvement de l'appareil photo.
• Sur la photo du centre, l'arrière plan est net, mais la demoiselle est floue. C'est encore une fois à cause d'une vitesse trop lente. L'appareil photo est resté stable mais le poisson a bougé.
• La photo de droite est parfaitement nette.

Une photo floue ne peut pas être récupérée par un amateur. Seuls des laboratoires de traitement d'images professionnels parviennent à améliorer la netteté d'une photo floue, au prix de lourds traitements informatiques que n'offrent pas les logiciels "grand public". Une "vitesse" correcte est donc une condition absolue pour obtenir une bonne photo.

L'influence de l'ouverture

L'ouverture du diaphragme va aussi jouer sur la netteté de vos photos, mais d'une façon différente, plus subtile : elle va modifier la "profondeur de champ", c'est à dire la zone de netteté de la photo.

La mise au point effectuée (manuellement ou via le système autofocus de l'appareil) sur le sujet à photographier a pour but de le rendre net. La profondeur de champ recouvre les zones situées en avant et en arrière du sujet qui seront aussi perçues comme nettes. En fait, elles ne le sont pas parfaitement, mais il est impossible au capteur ou à l'oeil de faire la différence. Les parties de l'image situées plus en avant ou plus en arrière seront progressivement de plus en plus floues.

Si l'ouverture de l'objectif est petite (la valeur de f est grande, de l'ordre de 16 ou 22), la profondeur de champ est élevée.

Au contraire, avec une grande ouverture (la valeur de f est petite, de l'ordre de 2.8 ou 4), la profondeur de champ est faible.

La zone de netteté vérifie toujours les propriétés suivantes :

• La zone de netteté située devant le sujet principal est toujours plus étroite que celle située derrière lui.
• Plus le sujet photographié est proche, plus la zone de netteté est faible.
• Lorsque le sujet principal est suffisament éloigné, la zone de netteté situé derrière peut s'étendre jusqu'à l'infini.

L'influence du réglage de la sensibilité ISO

La sensibilité ISO définit la sensibilité du capteur qui enregistre la photo : plus elle est élevée, moins le capteur aura besoin de lumière pour obtenir une photo correctement exposée. Au temps de l'argentique, les films avaient une sensibilité ISO définie que l'on ne pouvait modifier qu'en changeant de film ou de procédure de développement. Sur les appareils numériques, on peut la modifier d'un cliché à l'autre. Comme le capteur reste toujours le même, le réglage revient à amplifier plus ou moins le signal reçu avant son enregistrement en mémoire.

Sur la plupart des appareils, le réglage ISO va de 80 à 1600 (quelquefois de 50 à 6400). Multiplier la valeur ISO par 2 permet d'exposer correctement la photo avec deux fois moins de lumière ou, à lumière constante, d'augmenter la vitesse d'un facteur 2.

Génial, pas besoin de flash ! Il suffit d'augmenter ma sensibilité ISO à 6400 et je pourrai faire toutes les photos que je veux !

Oui et non : c'est vrai que si tu augmentes un peu la sensibilité, tu pourras faire plus de photos sans flash, mais ce n'est pas une solution miracle. Quand tu augmentes trop les ISO, le "bruit" dégrade la qualité de ta photo.

Ce que l'on appelle "bruit" dans une photo, ce sont les irrégularités de couleur qui font apparaitre un peu partout des pixels colorés. On les remarque surtout dans les parties de la photo où l'on s'attend à voir une couleur uniforme. Pourquoi cela ?

Plus on utilise un réglage ISO élevé, plus le signal reçu par le capteur doit être amplifié pour permettre un enregistrement correct de la photo. De minimes irrégularités d'éclairement, indiscernables avec un bon éclairage, sont amplifiées elles aussi et deviennent largement visibles, voire génantes dans des cas extrêmes. Je vous montre ci-dessous deux exemples de photos, exceptionnellement prises sur la terre ferme, car il est plus facile d'y faire varier les conditions d'éclairage.

Réglage ISO élevé	Réglage ISO faible
Cette photo a été prise avec une sensibilité ISO de 3200, une ouverture de 3.4 et une vitesse de 1/320 seconde.	Cette photo a été prise avec une sensibilité ISO de 80, une ouverture de 3.4 et une vitesse de 1/8 seconde.
A première vue, elles sont identiques : même cadrage, même exposition, mêmes contrastes. Mais si vous les survolez avec la souris, vous verrez un détail de l'image qui montre clairement la différence de qualité entre les deux clichés.
L'exemple est volontairement extrême ! Je ne vous conseille pas de retenir une vitesse aussi lente pour conserver une sensibilité ISO faible. Le risque de flou de bougé est trop important. Ici l'appareil reposait sur un pied, ce qui serait "impossible" sous l'eau !

Pour résumer

L'influence des trois paramètres est résumée sur le schéma ci-contre :

• une vitesse rapide (1/500 par exemple) assure une photo nette, alors qu'une vitesse lente (1/60) risque de produire une photo floue, soit parce que l'on aura bougé en prenant la photo ou parce que le sujet photographié aura bougé,
• une petite ouverture (16 ou 22) permet d'obtenir une photo où tous les plans sont nets, alors qu'avec une ouverture large (2.8 ou 4) seul une partie de la photo sera nette,
• une sensibilité ISO faible (80 ou 100) donne un cliché où les couleurs seront nettes et bien définies, alors qu'une sensibilité élevée (1600 ou plus) nuira au bon rendu des plages de couleurs