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Photographie - Macrophotographie

Photo Stéréo > Photographie - Macrophotographie

Macrophotographie

La macrophotographie est une photographie qui possède un taux de grandissement supérieur à 1:1, c'est à dire une photographie sur laquelle la taille du sujet est aussi grande ou plus grande sur le capteur de l'appareil photo que dans la vie réelle.

Prenons l'exemple d'une chaine de fourmis mesurant chacune 6 mm de longueur.
On les photographie avec un appareil photo plein format dont le capteur mesure 24 x 36 mm (soit la même taille qu'une image d'un film 35 mm).
Admettons que l'on peut en placer 4 sur la largeur de la photo.
On a alors une fourmi occupant 36mm / 4fourmis = 9mm sur le capteur de l'appareil photo.
Soit un taux de grandissement de 9mm / 6mm = 1.5.
De même si on peut placer 3 fourmis, une fourmi occupera 36mm / 3fourmis = 12mm, soit un taux de grandissement de 12mm / 6mm = 2.

Taux de grandissement

Ce mode de photographie consiste à obtenir des photos où le sujet occupe le maximum d'espace et où ses détails sont particulièrement visibles, principalement ceux que l'on n'est pas amenés à voir à l'oeil nu.

Lorsque le taux de grandissement est supérieur à 10:1, c'est à dire que la taille du sujet photographié sur le capteur de l'appareil est de plus de 10 fois supérieure à sa taille réelle, on parle alors de microphotographie. Cette technique nécessite du matériel plus complexe que la macrophotographie, comme un microscope sur lequel peut s'adapter un appareil photo par exemple.

On parle bien ici de grandissement et non de grossissement. La notion de grossissement est employée pour l'observation visuelle avec un instrument optique, comme des jumelles ou un microscope.

La distance minimale de mise au point

Si on veut la plus grosse photo possible de la fourmi que l'on a prise en exemple, il va falloir soit zoomer au maximum, soit s'en rapprocher le plus possible. Cependant on va arriver en limite de distance minimale de l'objectif pour la mise au point (distance mini MAP).

Cette limite est la distance requise pour obtenir une image nette, en deça de laquelle la mise au point ne sera pas possible. Cette distance varie selon l'objectif et la longueur focale utilisée, elle est généralement affichée en mètres (m) et en pieds (ft) à l'avant de l'objectif.

Plus la longueur focale est grande, plus la distance de mise au point minimale est importante. Donc concrètement, si on est au plus près du sujet, plus on zoome, plus on doit s'éloigner jusqu'à trouver la distance de mise au point correcte.

Les fabricants fournissent le rapport de grandissement de leur objectifs, qui donne la taille de l'image du sujet projetée sur le capteur. Par exemple un objectif avec une longueur focale 300mm, une distance minimale de mise au point de 1,5m et un grandissement maximum de 0,24.
En reprenant notre fourmi d'une longueur de 6mm, pour une prise de vue à la distance minimale de mise au point, sa taille sur le capteur fera 0,24 x 6mm = 1,44mm.

On voit clairement qu'avec des grandissements aussi faibles, il ne s'agit pas de macrophotographie. Cette discipline qui se pratique avec des objectifs standards s'appelle la photo proxi, pour photographie de proximité.

La profondeur de champ et la zone de netteté

En photographie, la netteté perçue dépend bien évidemment de l'ouverture du diaphragme, voir Photographie - Principe, mais aussi de la distance à laquelle on photographie le sujet.
Plus on est loin (une montagne par exemple), moins on distingue de différence de netteté entre les différentes zones.
Si le sujet est près (une personne devant la montagne), l'arrière plan devient de plus en plus flou au fur et à mesure qu'on se rapproche du sujet, sur lequel on a fait la mise au point.
Et plus l'arrière plan sera éloigné du sujet, plus il sera flou.
Dans tous les cas, plus on est proche du sujet, plus la profondeur de champ est faible.
C'est pourquoi en macrophotographie, la profondeur de champ est très faible, elle n'est que de quelques millimètres.
On peut ajouter que plus la longueur focale sera grande, plus la profondeur de champ sera faible, mais on le compensera en s'éloignant du sujet.

Profondeur de champ - eloignement
Profondeur de champ - longueur focale
Profondeur de champ - ouverture

Même si le sujet est petit, on voudra tout de même voir la zone d'intérêt complètement nette.
Pour se faire, on peut évidemment fermer le diaphragme, mais en condition d'éclairage limite ou avec un objectif peu lumineux, on va vite manquer de lumière.
Reste à monter la sensibilité ISO ou à augmenter le temps de pause, ce qui ne sera pas possible si on photographie un sujet en mouvement.
Dans ce cas on peut ajouter un flash annulaire à l'objectif (qui fait le tour de l'objectif) afin de donner plus de lumière au sujet à photographier.

Le problème avec une profondeur de champ si réduite, c'est qu'il suffit de bouger de quelques millimètres pour que la zone de netteté ne soit plus dans la zone d'intérêt du sujet ou qu'il devienne complètement flou.
Aux rapports de grandissement élevés, il vaut mieux privilégier la mise au point manuelle pour être sûr qu'elle est positionnée à l'endroit précis que l'on souhaite. Et pour celà l'utilisation du trépied est fortement recommendée.

Dans le cas extrème où il serait impossible d'obtenir l'entièreté de la zone voulue nette, une technique appellée le Focus Stacking (ou décalage de mise au point) peut être utilisée. Il s'agit d'empiler plusieurs images ayant chacune une zone de netteté différente, ceci étant évidemment possible sur un sujet immobile uniquement.
On retrouve ici tout l'intérêt du focus manuel qui va nous permettre de parcourir notre sujet du point le plus proche à celui le plus éloigné afin d'obtenir un ensemble d'images à empiler, pour lesquelles on ne gardera que les parties les plus nettes en post-traitement.
Certains appareils modernes permettent d'automatiser cette prise de clichés par une prise de vue en rafale dans le mode dédié.

Le matériel

Pour réellement faire de la macrophotographie, il faut s'intéresser aux matériels suivants:

  • Le capteur
  • La bague allonge
  • Le soufflet
  • La bonnette (filtre close-up)
  • La bague d'inversion / conversion / couplage
  • L'objectif macro

Capteur

Le capteur

Une des techniques pour maximiser le grossissement est d'utiliser un capteur plein format (qui fournit un nombre important de pixels) et de recadrer la photographie obtenue. On obtient alors une illusion de grandissement, en ne gardant par exemple que la partie de la photographie représentant le sujet même si celui-ci n'occupe à l'origine qu'une petite partie de l'image.

Pour un même grandissement, on obtiendra un sujet qui occupera plus de place sur une photographie prise avec un capteur APS-C par exemple qu'avec un plein format. La principale différence entre les deux est la taille physique du capteur: 22,2mm x 14,8mm pour un APS-C de Canon contre 36mm x 24mm pour un plein format, soit un capteur 1,6 fois plus petit.
Donc suivant la définition du facteur de grandissement, il est logique que si on photographie une règle graduée en centimètres par exemple au facteur de grandissement 1:1, on obtienne avec le capteur APS-C un photographie où la règle rentre de 0 à 2.22cm et avec le plein format de 0 à 3.6cm. La règle apparaitre donc plus grande sur la photographie faite avec le petit capteur qu'avec celle faite avec le plein format.

Bague allonge

La bague allonge

La bague allonge est un tube dépourvu de lentille qui vient s'intercaler entre le boitier de l'appareil photo et l'objectif. Allongeant la distance entre la lentille arrière et le capteur, elle permet de diminuer la distance minimale de mise au point et donc d’augmenter le grandissement.

Les bagues allonges se différencient par leur taille en millimètres, généralement comprise entre 8 et 52mm. La longueur de la bague allonge est appelée son tirage. Plus le tirage est important, plus le facteur de grandissement augmente. Il est possible d'empiler plusieurs bagues pour obtenir un facteur de grandissement plus important.

Le gain de grandissement d'une bague allonge est calculé de la manière suivante:
Gain en grandissement = tirage (longueur de la bague) / longueur focale.
Donc par exemple, avec une bague de 25mm sur un objectif de 50mm, on obtiendra un gain de 25/50 = 0,5.
Avec un grandissement initial de 0.24, le grandissement final sera de 0,24 + 0,5 = 0,74.
On remarque qu'à tirage égal, les bagues allonges sont plus efficaces avec des focales courtes. Mais également qu'on n'est toujours pas dans le domaine de la macrophotographie avec notre exemple précédent. Il faudra donc cumuler plusieurs bagues allonges.
Mais attention cependant, la combinaison de plusieurs bagues entraine une perte de luminosité importante. De plus la distance de mise au point et la profondeur de champ diminuent.

Soufflet

Le soufflet

De la même manière que les bagues allonge, le soufflet se place entre le boitier et l'objectif et permet d'augmenter le grandissement. Son avantage est que son tirage peut être augmenté de façon continue, contrairement aux bagues pour lesquelles le tirage est fixe.

Cependant un soufflet est plus encombrant et plus lourd qu'un jeu de bagues allonges. On l'utilise plutôt en studio pour photographier des sujets immobiles.

Le gain de grandissement se calcule de la même manière que pour une bague allonge.

Bonnette

La bonnette (filtre close-up)

Contrairement aux bagues allonges et aux soufflets, les bonnettes ne se fixent pas sur le boitier de l'appareil photo mais directement sur l'avant de l'objectif, précisemment sur le filetage prévu pour les filtres. Elles existent donc en différents diamètres dépendants de celui de l'objectif, généralement de 52mm à 77mm. Si elles sont elles-même pourvues d'un filetage, il est possible de les cumuler en plaçant la plus forte en premier.

Les bonnettes agissent à la manière d'une loupe, leur puissance est exprimée en dioptries, comme pour les lunettes et les lentilles de contact. Le rapport 1/dioptrie donne la distance de mise au point entre la bonnette et le sujet à photographier : pour 2 dioptrie, la mise au point pourra être faite sur un sujet à 1/2 = 0.5 mètre, pour 4 à 1/4 = 0.25 mètre, pour 8 à 1/8 = 0.125 mètre, etc. Ce rapport donne également la longueur focale de la bonnette: pour 2 dioptrie il est de 0.5m soit 500mm, pour 4 de 250mm, pour 8 de 125mm, etc.

Pour calculer le grandissement d'un couple objectif/bonnette, il faut divisez la longueur focale de l'objectif par celle de la bonnette. Une bonnette de 4 dioptries (longueur focale de 250mm) sur un objectif 50mm donnera un grandissement de 50mm/250mm = 0.2. Cette même bonnette montée sur un objectif de 300mm donnera un grandissement de 300mm/250mm = 1.2.

On remarque donc qu'à l'inverse des bagues allonges et des soufflets, avec les bonnettes plus la longueur focale est grande, plus le facteur de grandissement est grand.

Comme les bonnettes contiennent une ou plusieurs lentilles, celles-ci doivent être de très bonne qualité, afin de ne pas dégrader la qualité de l'objectif. Cependant elles ne diminuent pas la quantité de lumière reçue par le capteur de l'appareil photo.

Bague d'inversion

La bague d'inversion / conversion / couplage

Les bagues d’inversion ou de conversion sont des accessoires qui s’installent sur la monture de l'appareil photo à la manière des bagues allonges mais qui permettent de fixer l'objectif à l’envers, c'est à dire de placer la lentille qui fait normalement face au capteur à l'extérieur. L'objectif étant vissé sur la bague au moyen de sa vis filetée servant à lui ajouter des filtres ou des bonnettes.

A première vue c'est une technique qui peut paraitre surprenante, mais le principe d'un objectif standard étant de prendre une large scène en entrée pour la réduire sur le petit capteur d'un appareil photo, l'utiliser pour faire l'inverse prend également tout son sens.

Ces bagues permettent d'obtenir un grandissement de 1:1 avec un objectif 50mm standard et sont d'autant plus efficaces que la longueur focale est courte. Le facteur de grandissement est donc lui aussi inversé par rapport à la logique des focales normales. On peut le calculer de la manière suivante:
Grandissement de l’objectif inversé = (Tirage objectif + Tirage bague d’inversion) / Longueur focale objectif.
Cela nécessite de référer à la documentation du constructeur. Le plus simple pour connaître le facteur de grandissement reste de photographier une règle graduée en millimètres et de diviser la largeur du capteur par la largeur de règle photographiée.

Il est également possible d'assembler plusieurs objectifs en série, comme installer un objectif à focale longue sur la monture de l'appareil photo, puis visser une bague de couplage (avec deux filetages externes ou filetages mâles) sur sa lentille frontale et enfin d’installer un objectif de plus courte focale sur cette bague. Le but ici reste le même, c'est à dire réduire la distance minimale de mise au point. Le facteur de grandissement est donné par le rapport plus longue focale / plus courte focale, soit par exemple 300mm/50mm=6. On peut donc obtenir de très forts rapports de grandissement.

Il faut cependant faire attention au fait que la partie arrière de l'objectif habituellement protégée se retrouve exposée. Pour éviter celà on peut y ajouter une bague de protection, du même principe de fonctionnement que la bague d'inversion sauf qu'elle se fixe sur la monture de l'objectif et non sur celle du boitier. On ajoutera un filtre neutre sur cette bague.

Mais le problème majeur reste la perte de tous les automatismes. Tout doit être réglé en mode manuel, ce qui n'est pas particulièrement dérangeant si on exclue le problème de l'ouverture du diaphragme, habituellement modifiable via l'interface du boitier, sur lequel on n'a alors plus de contrôle. Et comme on a vu qu'en macrophotographie la profondeur de champ est très réduite, ne pas pouvoir fermer le diaphgrame pour l'améliorer devient un vrai problème.
Sur les appareils Canon, on peut contourner ce problème en maintenant le bouton de visualisation de profondeur de champ sur l'ouverture choisie avant de retrourner son objectif, le diaphragme reste alors bloqué dans la position choisie. Il faudra donc compter sur le fait que la fourmi soit très patiente ou plus vraiment fraiche.
Certaines bagues plus évoluées, mais également plus chères, permettent de conserver certains de ces automatismes.

Objectif macro

L'objectif macro

Si tous les matériels présentés précédemment avaient l'avantage de ne couter que quelques dizaines d'euros, ce n'est pas le cas de l'objectif dédié à la macrophotographie. Pour leur prix conséquent on pourrait s'attendre à ce qu'il permettent largment de dépasser le facteur 1:1 tant convoité, ce n'est malheureusement que rarement le cas.

Pour dépasser le facteur de grandissement de 1:1; on peut coupler à l'objectif une bonnette ou une bague allonge.

Le point fort de ces objectifs est surtout que leur distance minimale de mise au point est très faible et que leur piqué est très supérieur à celui des objectifs standards, c'est à dire qu'il permettent de séparer les plus petits détails.

On les retrouve avec différentes caractéristiques, comme pour les objectifs standard.
Ils existent en longueur focale fixe ou variable, de différentes tailles. Un objectif macro avec une longueur focale élevée permettra de prendre le sujet en photo de plus loin et donc de ne pas l'effrayer.
De même pour les valeurs d'ouverture, plus l’ouverture du diaphragme est grande, plus l’objectif sera lumineux, ce qui sera un avantage si on lui ajoute des bagues allonges qui réduisent grandement la luminosité.
Certains intègrent une stabilisation d’image optique pour réduire le flou de bougé. Cependant dans la plupart des cas il sera nécessaire d'utiliser un trépied pour ajuster la mise au point manuelle avec précision et obtenir des photos nettes.

En macrophotographie le focus manuel est plus souvent utilisé que l'autofocus, ceci étant lié à la très faible profondeur de champ créée par la vue rapprochée. Le mode autofocus ne sera donc pas indispensable.

Exemple d'application

Exemple de macrophotographie avec objectif inversé: utilisation d'une bague d’inversion avec un objectif standard (18mm).

Afin de connaître le facteur de grandissemnent dans cette configuration, on va commencer par photographier une règle graduée tous les 0.5mm :

Taux de grandissement règle graduée

Le capteur de l'appareil photo utilisé est au format APS-C (22,2mm x 14,8mm). On voit que 5,25mm de la règle graduée occupent la largeur du capteur APS-C soit 22.2mm, on en conclut donc que le facteur de grandissement est de 22,2mm / 5,25mm = 4.23.

Voici un exemple obtenu en photographiant un bourgeon d'arbousier.
L'image du haut permet d'avoir un aperçu de la taille du sujet photographié et de la distance par rapport à l'appareil photo tandis que celle du bas donne la photographie obtenue dans cette configuration.

Taux de grandissement objectif inversé 01
Taux de grandissement objectif inversé 02

On remarque que le bourgeon occupe plus de la moitié de la hauteur de l'image, exactement 12cm sur les 20cm de mon écran soit 0.6x sa hauteur. Sur la hauteur du capteur de 14.8mm il mesure donc 14.8mm x 0.6 = 8.88mm. Le bourgon photographié sur l'arbre mesure environ 2mm, ce qui nous donne comme facteur de grandissement 8.88/2=4.44, valeur se rapprochant de celle que l'on avait trouvée en utilisant la règle graduée.

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Magalie DUCROS

Photographe amatrice, informaticienne de profession, j'aime partager sur ces pages mes découvertes photographiques.
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