Bases de la photo : l’ouverture

L’ouverture est aux cotés de la vitesse d’obturation et la sensibilité une des trois composantes principales permettant de maitriser l’exposition. La mesure de cette ouverture, notée N, est donné par l’équation « N = ƒ/d », où ƒ et la distance focale et d le diamètre d’ouverture du diaphragme (les deux étant en mm). Comme la distance focale est dépendante de l’objectif et ne nous intéresse pas directement, ce que vous trouverez est donc l’équation « ƒ/N ». Voyez-vous ? C’est cette équation que l’on rencontre toujours pour exprimer l’ouverture de l’objectif, tel que ƒ/2, ƒ/5.6 ou ƒ/11 par exemple !

La valeur N est donc celle sur laquelle nous nous appuyons pour maîtriser l’ouverture du diaphragme de la lentille. Cette valeur N est appellée communément le « nombre d’ouverture », le « nombre F » (à ne pas confondre avec le ƒ de la distance focale), ou bien encore « f-stop » ou « f-number » en anglais.

Dans la mesure ou le nombre d’ouverture est le dénominateur, il est ainsi logique que plus il est grand, plus l’ouverture effective de notre diaphragme est petite. Rappelez-vous : « d = ƒ/N ». Connaissant la longueur focale ƒ (prenons 50mm pour l’exemple) et le nombre d’ouverture N, nous pouvons calculer le diamètre d’ouverture d.

Nombre F (N)Ratio distance focale (ƒ) sur nombre FDiamètre du diaphragme (d en mm)
250/225
2.850/2.817.86
450/412.5
5.650/5.68.93
850/86.25

Comme vous pouvez le constater, le diamètre d’ouverture du diaphragme est inversement lié au nombre F. Afin d’illustrer concrètement la chose, sachez que le diaphragme du vieil appareil sur la première photo de l’article est ouvert de 9.55mm. En effet, sa distance focale est de 105mm et le nombre F réglé sur 11 (105/11=9.55).

Si cette notation peut être perturbante de prime abord, elle est en réalité tout à fait logique. Tout d’abord, il permet d’avoir des chiffres peu complexes bien qu’abstraits, généralement dans les eaux de 1.8 à 22, au lieu de diamètre en millimètres. Ensuite et surtout, nous pouvons garder le même ordre de grandeur peu importe la distance focale : que vous utilisiez du 35mm ou du 200mm, nous ne nous préoccuperons jamais de connaître le diamètre du diaphragme. Si le diaphragme de notre objectif 50mm était ouvert de 9.55 comme l’appareil de la première photo lorsque réglé sur ƒ/11, nous aurions un nombre F de 5.24 à la place de 11.

Mais pourquoi ?

Comme nous venons de le voir, le nombre F est le dénominateur d’une fraction. lorsque nous remplaçons la variable ƒ de cette fraction par la distance focale d’un objectif et que nous la divisons par le nombre d’ouverture, nous obtenons tout simplement le diamètre d’ouverture du diaphragme. Bien que ce ne soit pas le cas dans les faits, l’ouverture d’un diaphragme est assimilable à un cercle. En reprenant notre lentille de 50mm réglée sur ƒ/2, nous pouvons donc déterminer que le diamètre du diaphragme lors de la prise de vue est de 25mm.

Or nous avons, appris à l’école que l’aire d’un cercle se calcule via la formule πr². Comme d = ƒ/N, nous pouvons remplacer « r » par ƒ/N multiplié par 2 (car le diamètre est le double du rayon). Nous obtenons π(ƒ/N*2)². Maintenant, faites moi confiance : nous nous séparons du nombre π qui est une constante ; nous nous contenterons du diamètre et non du rayon ; nous gardons N au lieu de N*2 ; nous garderons ƒ pour ne pas inverser le rapport et bien garder en tête que plus le nombre F est petit, plus l’ouverture est grande. Nous obtenons donc (ƒ/N)².

Imaginons une valeur abstraite de la quantité de lumière qu’on nommera l, et qui se calcule via notre formule, soit « l = (ƒ/N)² ». Dans notre exemple d’objectif 50mm réglé avec un nombre F de 2, nous obtenons alors : l = (50/2)² = 625. A ƒ/2, notre lentille laisse entrer « 625 unités de lumières ».

Si nous souhaitions avoir moitié moins de lumière, environ 312 unités, quelle serait le nombre d’ouverture à sélectionner ? Il suffit simplement de résoudre l’équation comme suit :

312 = (50/N)²
√312 = 50/N
N = 50/√312
N = 2.8

2.8 n’est pas du tout un nombre anodin, et sans doute avez vous déjà remarqué qu’il est l’une des ouverture possible de votre objectif. Ceci est parfaitement voulu : à f/2.0, nous laissons entrer deux fois plus de lumière qu’à f/2.8, et quatre fois plus qu’à f/4. Il existe ainsi une échelle à laquelle nous pouvons nous référer pour déterminer chaque fois que laissons passer deux fois moins ou deux fois plus de lumière :

ƒ/1 – ƒ/1,4 – ƒ/2 – ƒ/2,8 – ƒ/4 – ƒ/5,6 – ƒ/8 – ƒ/11 – ƒ/16 – ƒ/22

A chaque déplacement vers la droite, nous réduisons de moitié la quantité de lumière, et inversement. Sans que l’on puisse juger à l’œil que la scène est effectivement deux moins/plus illuminé, cette différence de lumière est illustrée dans l’image suivante.

Une même scène prise avec les mêmes réglages de vitesse d’obturateur (1/200s) et de sensibilité (ISO-400), mais avec 4 ouvertures différentes.

Il est préférable d’exprimer l’ouverture via le nombre F car il nous permet de plus simplement maîtriser la quantité de lumière reçu par le capteur ou le film. Avec notre objectif de 50mm, ƒ/2 = 25mm. Mais avec deux autres longueurs focales, disons 35mm et 105mm, nous obtiendrons 17.5mm et 52.5mm d’ouverture. Voyez ci-dessous ce qu’il faudrait retenir si l’échelle s’exprimait en diamètre au lieu du nombre F.

nombre FDiamètre (en mm) pour focale 35mmDiamètre (en mm) pour focale 50mmDiamètre (en mm) pour focale 105mm
217.52552.5
2.812.517.8637.5
48.7512.526.5
5.66.258.9318.75

Enfin, il est habituel de conserver la notation « ƒ/N » afin de lever tout ambiguïté. Dès lors que vous voyez cette notation, vous savez qu’il s’agit d’une mesure de l’ouverture et rien d’autre. Il existe toutefois d’autres manière de noter. Pour ƒ/5.6, vous pouvez rencontrer « F5.6 » chez les anglophones ou encore « 1:5.6 » sur les objectifs pour indiquer leur ouverture maximale (et donc le plus petit nombre F possible !).

Conclusion

Tout ceci n’avait que pour but d’expliquer pourquoi « plus le nombre est petit, plus l’ouverture et grande » et pourquoi nous avons certaines valeurs précises. A ce stade, il n’est pas essentiel de connaître par cœur l’échelle d’exposition : la maîtrise absolue de la technique photographique est un long chemin, chaque choses en son temps ! De toutes façons, vous finirez bien par la connaître à force de baigner dedans…

L’essentiel est de comprendre pourquoi nous utilisons ce rapport ƒ/N et ce sur quoi il influe.

A retenir

  • l’ouverture se mesure à l’aide « du nombre d’ouverture » ;
  • ce nombre est aussi appelé, entre autres, « nombre F » ou encore « f-stop » et « f-number » en anglais ;
  • il s’écrit généralement sous la forme d’un ratio ƒ/N ou ƒ est la distance focale et N le nombre F, tel que ƒ/1.8, ƒ/4, ƒ/16, etc. ;
  • il peut aussi s’exprimer sous d’autres formes, tel que F8 (chez les anglophones), 1:8 (indication d’ouverture maximale sur les objectifs) ou tout simplement « 8 » lorsqu’il n’y a aucune ambiguïté, au lieu de ƒ/8 ;
  • plus le nombre F est grand, plus l’ouverture de l’objectif est petite, et pas conséquent moins la lumière atteint le capteur ou le film ;
  • par convention, on trouvera toujours les mêmes nombre F, ce qui permet l’existence d’échelles d’exposition lumineuses plus simple à retenir ;

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