Objectif: Netteté, Piqué, Contraste (Par Hervé)

Je suis intervenu plusieurs fois sur des forums pour préciser ces notions tellement les confusions à leur sujet génèrent des polémiques à n’en plus finir. Dans cet article je passe sur la mise au point chère à tant de dogmatiques et qui est sans rapport avec la qualité intrinsèque de l’optique utilisée. Ici on supposera donc que le photographe a fait l’effort de soigner sa mise au point et que l’image A’ du point A situé à l’infini n’est qu’un point, donc une restitution fidèle de l’objet, au plan focal image lui-même (ou plan de netteté, ou encore plan de mise au point).

Globalement , l’objectif photographique est constitué de lentilles contenues dans un fût, d’un diaphragme et d’un système de modification de position des lentilles pour permettre la mise au point.

Le fût peut être en métal ou en matière synthétique. La distinction métal-synthétique n’est pas toujours un critère de qualité, les matériaux modernes arrivent à avoir une stabilité dimensionnelle supérieure à certains métaux.

Les lentilles sont en verres soit minéral soit synthétique. Là aussi le synthétique a fait d’énorme progrès. L’important pour une lentille est qu’elle soit réalisée sans défaut. Les lentilles sont soit à courbure sphérique, soit asphérique.
Plus une lentille a un diamètre élevé, plus difficile est sa réalisation en particulier dans sa courbure mais également dans son polissage.
Plus une lentille sphérique a un rayon de courbure faible, plus les rayons lumineux seront obliques dans la périphérie.
Une lentille sphérique crée toujours une distorsion de forme.
Une lentille absorbera toujours une partie de la lumière et en réfléchira également toujours une partie.

La lumière visible est composée d’un ensemble de rayons lumineux de longueur d’onde différente. Leur déviation dans un verre, quel qu’il soit, sera différente.
Imaginez la seconde lentille d’un objectif recevant un rayon lumineux issu de la première lentille. D’abord le rayon est « baveux » puisque les différentes longueurs d’onde le composant ont suivi des chemins différents. D’autre part puisqu’une lentille réfléchit toujours une partie de la lumière, ce fameux rayon « baveux » va se réfléchir sur la face interne de la première lentille qui réfléchira elle-même une partie de ces réflexions qui vont eux même se réfléchir…et ainsi de suite. Et ceci de lentilles en lentilles. Heureusement que le fût de l’objectif d’un noir anti réflexion !!

Le but de la construction de l’objectif sera de faire en sorte qu’en sortie de celui ci, le rayon lumineux initial ait l’intensité la plus proche de sa valeur initiale, que sa forme soit la plus proche de sa forme initiale, et que tout ce qui est lumière parasite liée à la réflexion, réfraction soit le plus faible possible.
Dans un objectif on peut avoir des lentilles qui corrigent principalement tout ce qui est aberration chromatique (la séparation des raies lumineuses), d’autres tout ce qui est aberration géométrique, ou les deux à la fois. L’utilisation de verre spéciaux a tendance à moins absorber la lumière, ( donc également à limiter les réflexion) ou même à la dévier. Enfin, tout ce qui est réflexion résiduelle est plus ou moins bien traitée par les revêtements des faces entrantes et sortantes des lentilles.

La capacité d’un objectif d’avoir un rayon lumineux le plus propre possible à la sortie concourra à sa capacité à distinguer des détails très proches, donc à avoir un pouvoir séparateur. Pour le mesurer, on photographie des alternances de lignes noires et blanches. Quand les lignes sont trop fines, l’objectif ne peut les différencier. L’unité de mesure est le nombre de paires de lignes par millimètres. Plus le nombre de lignes est important meilleure est la Dans le passé on prenait un film à grain très fin, un révélateur non agressif, neutre qui n’augmentait pas le contraste, idem pour le papier. Il faut avoir le même raisonnement avec le numérique : pas de traitement « hors norme », pour faire une mesure correcte il faut au moins que le pixel ait une taille au moins inférieure au pouvoir séparateur de l’objectif…. Cette mesure se fait au centre, là où les rayons lumineux sont très peu déviés, mais également du centre vers la périphérie, et c’est là que les différences sont très importantes en fonction de la qualité de l’objectif, car s’il est assez simple de rectifier un rayon légèrement dévié et réfléchi dans le centre optique, c’est beaucoup plus délicat lorsque l’incidence des rayons augmente, la qualité se dégradera très vite si la formule optique est imprécise, si la qualité des verres, de la géométrie des lentilles, des traitements de surfaces ne sont pas tip top.
De ce qui précède on peut voir que l’absorption d’une quantité de la lumière par le verre, que les différentes réflexions et déviations non corrigées qui atteignent le capteur vont, soit diminuer directement le contraste, soit générer des images fantômes (généralement un voile) donc une perte de contraste. Attention, ceci ne se voit pas comme le nez au milieu de la figure, c’est en fait une perte de contraste au niveau des détails. Cette perte se mesure par les courbes FTM (MFT en anglais) : courbe de transfert de modulation qui indique l’atténuation du contraste des détails en fonction de la taille de ceux-ci pour un objectif donné. Ces mesures se font comme pour le pouvoir séparateur : du centre vers le bord.

Le diaphragme, s’il permet de régler le débit de la lumière tel que le débit de l’eau réglé par un robinet a aussi une autre utilité : en limitant le diamètre de l’objectif, il permet de ne pas prendre en compte les rayons traversant celui-ci sur ses extrêmes bords, c’est-à-dire là où la dispersion est la plus grande, du fait de la valeur élevée de l’angle du prisme élémentaire correspondant. La fermeture du diaphragme entraine donc une réduction des aberrations de l’objectif. Par contre, une ouverture trop petite peut entrainer des phénomènes de diffraction importants, du fait du très faible diamètre de la pupille. C’est une des raisons pour laquelle on conseille pour avoir les meilleurs résultats d’utiliser son objectif (lorsque c’est possible bien entendu) à une ouverture de + 2 diaphragmes de l’ouverture maximale et de -2 diaphragme de l’ouverture minimale.

Pour conclure :

Le piqué est tout simplement la somme des deux éléments : pouvoir séparateur de deux détails et importance de contraste au niveau de ces deux détails. Par traitement on pourra augmenter l’impression du piqué en jouant sur les contrastes des pixels adjacents, mais là nous ne sommes plus dans l’optique.
Ce que l’on voit en premier quand on regarde une photo (en dehors du sujet bien entendu) ce sont des contrastes, puis des détails. Ainsi on peut avoir un objectif avec un meilleur piqué qu’un autre qui a pourtant un pouvoir séparateur plus élevé.