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Objectif grand angle
En photographie, un objectifs grand angle est un objectif photographique dont la focale est plus courte que celles d'un objectif standard. De ce fait il permet de faire rentrer dans une image davantage d'éléments sans avoir besoin de s'en éloigner pour les avoir en entier.
Focale et zone photographiée à 1 mètre de distance[modifier | modifier le wikicode]
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Du semi grand angle qui permet de photographier la partie de ce qu'on voit à laquelle on porte les plus d'attention au grand angle extrême qui fait rentrer dans la photo des choses qu'on n'a pas vraiment conscience de voir et qui nécessitent de tourner la tête ou les yeux pour les regarder, il existe des objectifs plus ou moins grand angle.
Le tableau ci-dessous indique la taille de la zone photographiée à un mètre de distance et l'angle de prise de vue pour différents focales d'objectif lorsque l'image est enregistrée sur une surface rectangulaire de 24 x 36 mm de coté.
| Type de grand angle | Focale | Zone photographiée | Angle | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| largeur | longueur | diagonale | largeur | longueur | diagonale | ||
| Semi grand angle | 35 mm | 69 cm | 1,03 m | 1,24 m | 37,8 ° | 54,4 ° | 63,4 ° |
| Grand angle | 28 mm | 86 cm | 1,29 m | 1,55 m | 46,4 ° | 65,5 ° | 75,4 ° |
| 24 mm | 1 m | 1,50 m | 1,80 m | 53,1 ° | 73,7 ° | 84,1 ° | |
| Très grand angle | 21 mm | 1,14 m | 1,71 m | 2,06 m | 59,5 ° | 81,2 ° | 91,7 ° |
| 20 mm | 1,20 m | 1,80 m | 2,16 m | 61,9 ° | 84,0 ° | 94,5 ° | |
| Super grand angle | 18 mm | 1,33 m | 2 m | 2,40 m | 67,4 ° | 90,0 ° | 100,5 ° |
| 17 mm | 1,41 m | 2,12 m | 2,55 m | 70,4 ° | 93,3 ° | 103,7 ° | |
| 15 mm | 1,60 m | 2,40 m | 2,88 m | 77,3 ° | 100,4 ° | 110,5 ° | |
| Grand angle extrême | 14 mm | 1,71 m | 2,57 m | 3,09 m | 81,2 ° | 104,3 ° | 114,2 ° |
| 12 mm | 2 m | 3 m | 3,61 m | 90,0 ° | 112,6 ° | 122,0 ° | |
| 10 mm | 2,40 m | 3,60 m | 4,33 m | 100,4 ° | 121,9 ° | 130,4 ° | |
Effet de la taille du capteur sur l'image photographiée[modifier | modifier le wikicode]
L'apparition de la photographie numérique a emmené à enregistrer les images sur des capteurs plus petits que le format 24x36 mm qui est toutefois toujours utilisé lorsqu'on cherche des images de grande qualité. Les nouveaux capteur ont comme dimensions :
- format APS-C : 16x24 mm
- format APS-C de la marque Canon : 15x22,5 mm environ
- format 4/3" 13x17,3 mm dans la marque Olympus.
Avec un capteur plus petit, un objectif prévu pour le format 24x36 peut être utilisé, mais le capteur n'enregistrera que la partie centrale de l'image. On perd donc l'avantage du grand angle.
Pour photographier la même-chose, il faut une focale d'objectif plus petite.
Le tableau-ci dessous indique quelle focale il faut en fonction de la taille du capteur pour obtenir la même image qu'en 24x36.
Dans le cas du format 4/3, l'image est moins allongée, plus proche du carré que les autres formats. La focale équivalente est donnée pour la diagonale de l'image.
| Type de grand angle | Taille du capteur | |||
|---|---|---|---|---|
| 24x26 mm | 16x24 mm | 15x22,5 mm | 13x17,3 mm | |
| Semi grand angle | 35 mm | 23,3 mm | 21,9 mm | 17,5 mm |
| Grand angle | 28 mm | 18,7 mm | 17,5 mm | 14 mm |
| 24 mm | 16 mm | 15 mm | 12 mm | |
| Très grand angle | 21 mm | 14 mm | 13,1 mm | 10,5 mm |
| 20 mm | 13,3 mm | 12,5 mm | 10 mm | |
| Super grand angle | 18 mm | 12 mm | 11,3 mm | 9 mm |
| 17 mm | 11,3 mm | 10,6 mm | 8,5 mm | |
| 15 mm | 10 mm | 9,4 mm | 7,5 mm | |
| Grand angle extrême | 14 mm | 9,3 mm | 8,8 mm | 7 mm |
| 12 mm | 8 mm | 7,5 mm | 6 mm | |
En 2024, les grands angles extrêmes de 10 et 11 mm n'existent que chez un fabricant pour le format 24x36.
Pour des capteur de 16x24 mm et 15x22,5 mm, les grands angles disponible de descendent pas à moins de 8 mm de focale. Pour les capteurs de 13x17,3 mm, la focale la plus courte disponible est de 7 mm.
Calcul de l'angle de prise de vue[modifier | modifier le wikicode]
Le premier tableau de cette page indique pour différentes focales l'angle sous lequel l'objectif prend la photo. Mais comment a-on fait le calcul ?
Il existe une fonction mathématique qui permet de calculer un angle sur un triangle rectangle en connaissant les longueurs des 2 cotés les plus courts. C'est la fonction arc tangente.
Sur le schéma de droite, l'un des cotés du triangle de gauche mesure avec Longueur qui est la longueur, la largeur ou la diagonale de l'image.
L'autre coté du triangle est la Focale de l'objectif.
En utilisant la fonction arc tangente on a :
En transformant légèrement cette formule, on obtient :
avec le symbole * pour la multiplication.
Formule optique d'un objectif grand angle[modifier | modifier le wikicode]
Comme le montrent les tableaux ci-dessus, un objectif grand angle a une focale courte ou très courte. Pour former des images sur la surface sensible à la lumière, il faut donc des lentilles convergentes de courte focale qui seront très proches de la surface sensible.
Problème pour mettre les lentilles au bon endroit[modifier | modifier le wikicode]
Toutefois, un problème se pose. Un appareil photo a une certaine épaisseur.
Les boîtiers reflex de format 24 x 36 mm qui servaient par la photographie argentique utilisent le même objectif pour viser 
et pour photographier. Pour cela durant la visée, un miroir orienté à 45° renvoie l'image vers le haut sur un verre dépoli puis d'autres miroirs ou prismes renvoient cette image dans le viseur. Au moment où on prend la photo, le miroir remonte pendant une fraction de secondes pour que la lumière puisse arriver sur la pellicule photo.
Les premiers appareils photos numériques fonctionnaient selon le même principe. Toutefois, à présent, il existe aussi des appareils numériques qui utilisent le même capteur pour montrer l'image au photographe et pour prendre la photo, ce qui supprime la nécessité d'un miroir.
Le problème est que le miroir basculant de l'appareil photo prend un peu de place. En conséquence, on ne peut pas mettre certaines lentilles de l'objectif à moins de 3 centimètre à 3 centimètres et demie de la pellicule photo ou du capteur.
Ce n'est pas un problème pour un objectif standard de 50 mm de focale, encore moins pour un téléobjectif. Il existe même des objectifs de 40 mm de focale de très faible épaisseur.
Mais dans le cas des objectifs grand angle, il faudrait que les lentilles qui récupèrent l'image et la projettent sur la surface sensible (ou sur le verre dépoli) soient encore plus près de ces éléments alors qu'il n'y a pas la place pour les y mettre !
La solution : un objectif myope qui porte des lunettes ![modifier | modifier le wikicode]
Toutefois, c'est seulement pour avoir l'image nette d'objets éloignés qu'il faudrait mettre les lentilles aussi près. Pour avoir une image nette d'objets beaucoup plus proches (à quelques centimètres de l'objectif), il faut mettre ces lentilles plus loin et ça nous arrange.
Mais avec notre objectif grand angle, on veut pouvoir aussi photographier correctement des objets éloignés. Pour cela, il y a une astuce. À l'avant de l'objectif, on met une lentille divergente. Cette lentille va corriger la netteté des objets éloignés. C'est le même principe que les lunettes pour corriger la myopie dont les lentilles sont divergentes. On pourrait donc dire qu'un objectif grand angle est un objectif myope auquel on met des lunettes.
La formule optique qui consiste à mettre des lentilles convergentes trop loin de la surface sensible pour que l'image soit nette puis du coté de ce qu'on photographie, une lentille divergente pour corriger la netteté porte le nom de rétrofocus ou encore de téléobjectif inversé.
Les défauts optiques à corriger[modifier | modifier le wikicode]
Si des lentilles permettent de dévier les rayons lumineux pour projeter une image quelque part, cette déviation ne se fait pas de manière aussi simple qu'on pourrait le souhaiter. Divers défauts optiques existent. Ils empêchent d'obtenir facilement des images d'excellente qualité. Mais en choisissant bien la forme des lentilles et en mettant des lentilles supplémentaires, on peut corriger ces défauts en grande partie.
Netteté sur les bords[modifier | modifier le wikicode]
Tout d'abord, une lentille convergente fonctionne bien pour projeter une image issue des rayons lumineux qui arrivent perpendiculairement à sa surface ou presque. Si tu prends une loupe et que tu projettes sur un mur l'image de ta fenêtre et de ce qu'on voit depuis cette fenêtre, l'image sera de bonne qualité si la lentille de la loupe est bien parallèle ou mur et si la fenêtre est en face de l'image que tu veux en obtenir. Mais si tu tournes la loupe de manière à ce que les rayons lumineux arrivent en biais par rapport à la loupe, l'image sur le mur perdra rapidement de la netteté.
Or, dans le cas d'un objectif grand angle plus qu'avec d'autres catégories d'objectifs, on veut récupérer une image issue de rayons lumineux qui arrivent d'un peu toutes les directions par rapport à l'objectif. Et bien entendu, on souhaite que toutes les parties de l'image puissent être le plus nettes possibles.
Pour y arriver, on choisit soigneusement la courbure des lentilles et on rajoute des lentilles supplémentaires pour corriger les défauts des premières. Dans le schéma optique simplifié de l'objectif grand angle ci-dessus, il y a à droite deux lentilles convergentes pour dire que du coté de la pellicule ou du capteur qui récupère l'image, il faut un système optique fortement convergent. Mais en réalité, un objectif grand angle possède de ce coté là davantage de lentilles dont la courbure est soigneusement choisie. Parmi ces lentilles, il y a des lentilles divergentes dont le but est de corriger les défauts des lentilles convergentes en introduisant des défauts opposés afin de compenser les premiers défauts.
Pendant longtemps au siècle dernier, il n'existait que des lentilles dites sphériques, c'est à dire des lentilles dont la courbure de chaque face (en relief ou en creux) est une portion de sphère de plus ou moins grand diamètre. Par la suite ont été créées les lentilles asphériques. Ce sont les lentilles moulées dans une matière plastique dont la courbure d'une des faces varie entre le centre et les bords de la lentille. Les lentilles asphériques permettent ainsi d'éviter certains défauts des lentilles sphériques ou de corriger les défauts générés par des lentilles sphériques voisines. Les lentilles asphériques sont de plus en plus utilisées pour améliorer la qualité d'image des objectifs et c'est avec les objectifs grand angle qu'elles sont le plus nécessaires.
Vignetage[modifier | modifier le wikicode]
Les lentilles d'un objectif étant montées dans un tube, une partie de la lumière qui arrive en biais risque d'être perdue. En conséquence les bords et les angles de l'image récupérée peuvent être moins éclairés que la partie centrale. Ce défaut s'appelle le vignetage. Il peut être important (variation de luminosité du simple au double ou un peu plus) lorsque le diaphragme de l'objectif est ouvert au maximum mais il diminue lorsqu'on ferme le diaphragme. Le vignetage est un défaut optique davantage présent sur les objectifs grand angle que sur les autres catégories d'objectifs.
Distorsion[modifier | modifier le wikicode]
Un autre défaut des objectifs et plus particulièrement des objectifs grand angle est la distorsion. Si on photographie quelque-chose en forme de quadrillage par exemple un grillage composé de lignes droites horizontales et verticales en se mettant bien en face de ce grillage pour prendre la photo, on peut espérer qu'il apparaitra dans l'image obtenue sans déformation.
C'est le cas pour l'image obtenue en utilisant une simple loupe dont les 2 faces du verre sont bombées de la même façon. Plus généralement, c'est le cas aussi pour tous les objectifs construits de manière symétrique (même forme et même disposition des lentilles) entre l'avant et l'arrière de l'objectif.
Mais justement, un objectif grand angle est très dissymétrique avec du coté de la surface sensible des lentilles fortement convergentes et de l'autre une ou plusieurs lentilles divergentes. Cette disposition favorise une distorsion en barillet : la partie centrale de l'image est plus grossie que les bords de l'image. En conséquence, l'image apparaît bombée comme sur le schéma de gauche.
C'est pour cette raison que la lentille divergente d'un objectif grand angle est bombée vers l'avant (comme l'est la lentille convergente d'une loupe) sur la face extérieure alors que la face intérieure est en creux avec une courbure encore plus forte. En choisissant bien la forme de la lentille divergente (ou des lentilles divergentes, il peut y en avoir plusieurs) on peut limiter ou supprimer la distorsion produite par un objectif rétrofocus.
Un autre type de distorsion possible est la distorsion en s ou en moustache (voir le schéma de droite). C'est la distorsion qui peut rester lorsqu'une distorsion en barillet n'est pas corrigée de manière uniforme. Elle peut provenir de l'utilisation de lentilles asphériques dans l'objectif et concerne surtout les objectifs grand angle extrêmes, surtout si ce sont aussi des zooms.
La perspective particulière des objectifs grand angle[modifier | modifier le wikicode]
Lorsqu'on regarde une photo, qu'elle soit sur papier ou projetée sur un écran, on est à une certaine distance de la photo, ce qui fait qu'on peut la voir en totalité. Sauf à se rapprocher beaucoup de l'image, l'angle sous lequel on la voit n'est jamais très grand.
Ainsi, si une personne alignée contre un mur est photographiée au téléobjectif, elle aura le même aspect dans l'image qu'elle soit au centre ou près d'un bord.
Par contre, si la photo a été prise avec un objectif grand angle, un très grand angle ou un grand angle extrême, il y a dans l'image à la fois ce que le photographe avait en face de lui et des choses sur les cotés qu'il ne pouvait bien voir qu'en tournant les yeux ou la tête.
Ce qui est au centre de l'image est photographié de face, ce qui est sur les bords est photographié davantage de profil. Mais lorsqu'on regarde la photo, on s'attendrait à voir tout de face. Ça entraîne un effet bizarre qui fait par exemple que les personnages au bord de l'image peuvent paraître allongés lorsque la photo a été faite au grand angle.
Dans le cas d'images fixes, surtout s'il n'y a pas de personnages sur les bords, la perspective particulière des objectifs grand angle ne pose pas forcément de problème. Mais si on tourne sur soi-même avec une caméra équipée d'un objectif grand angle, le changement d'aspect de la même chose qu'on verra d'abord d'un coté de l'image, puis au centre, puis de l'autre coté ne paraît pas naturel. Pour cette raison, les caméras pour le cinéma professionnel n'utilisent pas d'objectifs grand angle.
Cas particulier : le fish-eye[modifier | modifier le wikicode]
Avec un grand angle extrême, sur une image dont le rapport est de , l'angle sur le grand coté de l'image ne dépasse guère les 110°, 90° sur l'autre coté de l'image et 120° dans la diagonale.
Toutefois, il existe depuis longtemps des objectifs qui permettent pour certains d'obtenir une image rectangulaire avec un angle de 180° dans la diagonale, les autres une image circulaire sur 180° dans toutes les directions. Pour y arriver, on ne corrige pas la distorsion de l'objectif qui est énorme. Ces objectifs qu'on appelle des fish-eyes produisent des images très particulières où les lignes droites du sujet photographié sont fortement courbées.
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