L'exposition totale que vous obtenez est régie par quatre facteurs:
- La luminosité de la scène.
- La sensibilité du capteur.
- Combien de temps la lumière de la scène est projetée sur le capteur.
- La concentration de la lumière de la scène sur le capteur.
Les trois derniers sont des compromis que nous arrivons à contrôler dans l'appareil photo, et ensemble sont souvent appelés «l'exposition» qui a été utilisée pour prendre une photo. Dans certains cas, nous pouvons contrôler la luminosité de la scène, comme avec des lumières dans un studio ou avec un flash. Les caméras contrôlent parfois les flashs, mais pour cette réponse, nous dirons que la luminosité de la scène est donnée, et nous voulons ajuster les 3 autres éléments pour obtenir l'exposition souhaitée.
ISO
Le paramètre ISO contrôle la sensibilité du capteur. À l'époque où les capteurs étaient filmés, vous avez décidé cela en fonction de ce que vous avez chargé dans l'appareil photo. Les films avaient divers compromis entre la sensibilité et le grain. Les films les plus sensibles étaient plus granuleux.
Avec les capteurs numériques d'aujourd'hui, vous pouvez choisir la sensibilité image par image. Cependant, tout comme avec le film, il y a un compromis. En fait, la plupart des capteurs ont une seule sensibilité native, puis la sortie du capteur est amplifiée (ou dans certains cas réellement atténuée) avant d'être numérisée. Le problème avec l'amplification du signal du capteur est que vous amplifiez le bruit inhérent avec le signal d'image. Certains capteurs sont meilleurs (moins bruyants) que d'autres, donc autorisez plus d'amplification avant que le bruit ne devienne suffisamment important par rapport au signal d'image pour être gênant.
Vitesse d'obturation
La vitesse d'obturation est à peu près ce à quoi cela ressemble, et c'est la durée de projection de l'image sur le capteur. Des temps plus longs permettent au capteur d'accumuler plus de données par rapport à son bruit et sont donc meilleurs de ce point de vue. Cependant, bien sûr, il y a un compromis. Tout ce qui bouge dans la scène, ou toute la scène si vous déplacez l'appareil photo, sera plus flou plus l'obturateur est ouvert.
Par exemple, si vous prenez une photo lors d'un événement sportif et que quelqu'un court à 3 m / s sur le côté, il ressemblerait à un flou de 3 mètres de large à une vitesse d'obturation de 1 seconde. À 1/100 seconde, le flou serait de 3 centimètres et à 1/1000 de seconde seulement 3 mm. Il n'y a pas de réponse unique à ce qui est mieux, c'est l'une des raisons pour lesquelles les caméras vous offrent ces choix. Vous voudrez peut-être que quelqu'un qui court soit flou pour montrer la vitesse. D'un autre côté, vous voudrez peut-être montrer l'expression instantanée sur le visage avec des gouttes de sueur suspendues gelées dans les airs.
Dans tous les cas, l'exposition 1/1000 donne au capteur 10 fois moins de lumière pour travailler, donc son signal sera 10 fois plus proche de son niveau de bruit.
C'est un peu un côté, mais les capteurs numériques accumulent également du bruit au fil du temps. C'est pourquoi les appareils photo numériques limitent généralement les temps d'exposition à 30 secondes environ. Contrairement au film, vous ne pouvez pas simplement laisser un capteur numérique détecter pendant de longues périodes avec une lumière tamisée.
F-stop ou ouverture
Le diaphragme ou l'ouverture contrôle la quantité de lumière que l'objectif laisse passer. Le nombre f-stop est en fait le rapport du diamètre effectif (dans le but de laisser passer la lumière) de l'objectif divisé par sa distance focale. Cela est dû au fait que cela normalise la mesure laissant passer la lumière des lentilles indépendamment de la distance focale. Par exemple, un objectif de 50 mm réglé sur f / 8 projettera la scène avec la même luminosité qu'un objectif de 200 mm réglé sur f / 8. L'objectif 200 mm rendra chaque élément de scène 4 fois plus large, il sera donc réparti sur 16 fois plus de surface. Cela signifie qu'il doit collecter 16 fois plus de lumière de la scène pour obtenir la même luminosité. Cependant, tout ce qui est pris en compte avec cette mesure d'ouverture normalisée, nous l'appelons f-stop.
Bien sûr, il y a encore un compromis. Un objectif ouvert plus large (nombre de diaphragmes inférieur) donne au capteur plus de lumière, ce qui se traduit par un meilleur rapport signal / bruit. Cependant, la profondeur de champ (la distance sur laquelle les objets de la scène seront mis au point) sera plus faible. Les imperfections de la lentille seront également plus importantes.
Aux très petites ouvertures (nombres f-stop plus grands), la diffraction devient un problème. Les rayons lumineux qui viennent de passer devant les bords du diaphragme d'ouverture se plient un peu au lieu de continuer tout droit. Cela ne se produit que lorsqu'ils passent près de quelque chose qui les bloquerait, donc cela n'a d'importance que pour l'anneau de rayons lumineux qui passent juste à l'intérieur de l'ouverture. À mesure que l'ouverture est plus petite, une plus grande fraction des rayons lumineux est proche du bord, et ces rayons courbés constituent davantage la lumière frappant le capteur. Le résultat est que les objets lumineux de la scène éclaircissent également les autres zones de l'image projetée. L'effet global est de réduire le contraste et de donner une apparence moins nette.
Habituellement, f / 5,6 est le point idéal, mais cela dépend de l'objectif spécifique. La plupart du temps, vous ne vous en faites pas trop et les objectifs de bonne qualité prennent toujours de bonnes photos à f / 2, et la diffraction est difficile à remarquer à f / 22. J'ai pris des photos macro à f / 64, et la perte de netteté due à la diffraction était assez évidente.
La plupart du temps, cependant, nous échangeons f-stop entre laisser passer plus de lumière et une trop petite profondeur de champ.
Mettre tous ensemble
L'exposition globale est donc contrôlée par le réglage ISO, la vitesse d'obturation et le diaphragme. Les différents résultats que vous échangez les uns contre les autres donnent généralement au capteur suffisamment de lumière pour que le signal d'image soit grand par rapport au bruit, au mouvement (ou au bougé de l'appareil photo) et à la profondeur de champ.
En règle générale, une scène normale en plein soleil est bien exposée à f / 16 et la vitesse d'obturation réglée sur 1 divisée par la valeur ISO. Par exemple, cela peut être f / 16, 1/100 seconde et ISO 100. Ou cela peut être f / 16, 1/250 seconde, ISO 250.
Réglage de l'exposition
En photographie, un facteur de deux dans l'exposition est une étape clairement perceptible, mais pas particulièrement importante. Nous pensons généralement à ajuster l'exposition en nombre de pas de 2x. Vous pouvez considérer un facteur 2 comme un "incrément standard" en photographie.
ISO s'ajuste linéairement. ISO 200 est le double de l'exposition à ISO 100.
Le temps d'obturation est également linéaire. Cependant, comme nous écrivons généralement les nombres de vitesse d'obturation comme des inverses (1/100 seconde, 1/250 seconde, etc.), le nombre inférieur diminue pour augmenter l'exposition. 1/50 seconde est deux fois l'exposition de 1/100 seconde.
Le calcul des nombres f est plus compliqué. L'exposition va de pair avec le logarithme de l'inverse du nombre f. Étant donné que cela devient compliqué à faire mentalement, un tas de nombres f ont été pré-calculés, ce qui provoque la moitié de l'exposition par rapport au précédent. Chacun de ces nombres f doit être la racine carrée de 2 supérieure pour faire la moitié de l'exposition. A partir de f / 1 (cela n'arrive presque jamais), on obtient donc la progression f / 1, f / 1.4, f / 2, f / 2.8, f / 4, f / 5.6, f / 8, f / 11, f / 16, f / 22. Ces valeurs sont si couramment utilisées que les premiers appareils photo avaient souvent des crans sur la bague d'ouverture pour permettre un réglage positif sur l'une de ces valeurs et pour permettre un réglage vers le haut ou vers le bas par la sensation tout en regardant dans le viseur. Ces détentes étaient également appelées «arrêts», d'où le terme «f-stop».
Comme les diaphragmes communs représentent chacun un facteur de luminosité de 2 par rapport au suivant, le terme «diaphragme» est devenu un facteur d'exposition de deux, même si l'ouverture elle-même n'est pas modifiée. Par exemple, il est courant en photographie de dire que 400 ISO correspond à "2 diaphragmes" de plus que 100 ISO, ou que la vitesse d'obturation 1/500 est inférieure de 1 diaphragme à la vitesse d'obturation 1/250.
Nous pensons généralement à l'exposition en termes de "f-stops" vers le haut ou vers le bas. Par exemple, supposons que vous ayez pris une photo à 200 ISO, f / 5,6 et 1/250 seconde. Cela est apparu trop sombre et vous avez estimé qu'il avait besoin de 2 diaphragmes plus d'exposition (facteur de 4 lumière supplémentaire). Vous pouvez essayer l'une des méthodes suivantes pour obtenir ces 2 diaphragmes d'exposition supplémentaires:
200 ISO, f / 2,8, 1/250 s
400 ISO, f / 4, 1/250 s
400 ISO, f / 5,6, 1/125 s
200 ISO, f / 4, 1/125 s
Cependant, bien que l'exposition de chacun de ces quatre exemples ci-dessus soit équivalente, la profondeur de champ, le flou de mouvement et le rapport signal / bruit du capteur ne le seront pas. La plupart des capteurs modernes ont peu de bruit par rapport à une exposition complète à 400 ISO, donc le dernier compromis dans ces exemples ne serait probablement pas un problème dans la plupart des cas.
Encore une fois, il s'agit de compromis. Il n'y a pas de bonnes ou de mauvaises réponses, seulement ce qui fonctionne avec votre appareil photo, avec votre scène et avec ce que vous essayez de montrer.