Le choix de la vitesse d’obturation en photographie

Le choix de la vitesse d’obturation en photographie

Images prises aux 24h de Nürburgring (sur la 1ère image, le filé aurait pu être un peu plus important … a contrario sur la suivante, il aurait pu l’être un peu moinsau bénéfice de la netteté du sujet… d’où l’intérêt d’une approche théorique pour progresser)

Après avoir traité dans un précédent article de l’approche théorique et pratique de la profondeur de champ, et donc du réglage du diaphragme suivant la focale et la distance à la cible;

Je vous redonne le lien ci-dessous…

Lien vers article sur la profondeur de champ

Il était logique de consacrer un article, au choix de la vitesse d’obturation.

On distinguera le cas de la prise de vue sans flash de celle avec flash, car la méthode et les choix seront très différents dans ces deux situations

Prise de vue sans flash :

La vitesse d’obturation alias le temps de déclenchement sont déterminants pour obtenir l’effet désiré: un figé bien net, un beau filé, un flou de mouvement pour restituer la dynamique … etc

Choisir la vitesse optimale, c’est aussi permettre le choix du diaphragme pour obtenir la profondeur de champ souhaitéesans devoir trop monter la sensibilité ISO et sansgénérer des conséquences négatives sur le bruit et la perte de qualité.

Risque de flou de bougé : choisir sa vitesse d’obturation, lorsque le sujet est statique

Quelque soit l’effet recherché, il y a un effet négatif à éviter; c’est le flou résultant du bougé généré par la mauvaise immobilisation du boîtier au moment du déclenchement dans le cas où l’appareil n’est pas sur pied.

Sur ce 1er item, risque de flou de bougé; la règle générale (en full frame) est la suivante (en sachant que l’exigence augmente en réalité, avec la taille en pixels du capteur si l’on souhaite exploiter tout son potentiel);

Il est recommandé de choisir une vitesse supérieure au (temps d’ouverture inférieur à) 1/50ème si 50mm, 1/200ème si 200mm, etc. A noter qu’avec un objectif ou un appareil stabilisé, et en cas de prise de vue en statique d’un sujet lui-même statique, on peut gagner un rapport 2,4, voire 8 selon la performance de la stabilisation.

Je traite en fin de l’article, l’analyse plus scientifique (théorique) de cette règle en reprenant les équations qui sont développées dans le cadre du point suivant.

Choisir sa vitesse d’obturation, lorsque le sujet est dynamique

Le risque de faire apparaître un flou de bougé étant supposé «traité» par le choix d’une vitesse minimale appropriée; le sujet suivant sera de choisir le bon réglage pour figer les sujets dynamiques (ceci, en fonction de la focale de l’objectif).

A noter que pour traiter cette problématique, le fait de disposer ou non d’un objectif ou appareil stabilisé n’a aucune incidence sur le résultat si l’appareil photo est statique (car on ne fige pas la dynamique du sujet avec un stabilisateur). Si l’appareil photo est lui-même dynamique pour suivre l’objet en mouvement; il faut même absolument supprimer la stabilisation (si il n’existe qu’un seul mode) ou prendre le mode2 (ou3) si disponible pour n’avoir qu’une stabilisation perpendiculaire au déplacement de l’appareil photographique.

L’équation générale est la suivante :

y = f*Y / (X-f) ; ceci se déduit des équations de base : 1/x +1/X = 1/f et x/X = y/Y

  • X = Distance de l’objectif à la cible
  • Y = Mesure de longueur projetée dans le plan de la cible (perpendiculaire à l’axe de visée)
  • y = Projection de Y sur le plan capteur
  • x = Distance Optique équivalente / Plan du film (dont nous n’aurons pas besoin pour la suite, particulièrement du fait que x<<<X )
  • f = Distance focale de l’objectif

Pour figer le mouvement, alors que l’appareil est statique,

Où :

  • (to) = Temps d’ouverture 
  • a = Le diamètre du point de netteté minimal (a = 3*10-2 mm en 24×36 mm -full frame- ; c’est ce qui est généralement considéré, en réalité il faudrait prendre un seuil adapté, fonction de la définition du capteur et du « piqué » de l’objectif si l’on veut exploiter tout le potentiel de l’image). (Pour un 20Mpx, le pixel fait 6,6*10-3mm ; a # 4,5px ; pour un 50Mpx le pixel fait 4,2*10-3mm ; en conséquence 3*10-2mm # 7,2px, il serait donc judicieux de choisir a=1,7*10-2mm.)

Il faut que dy/dt *(to) < a ; soit f*(dY/dt)*(to)/(X-f)< a

Et donc que (to) < (X-f)*a/(f*dY/dt)

Application numérique : dY/dt = 100km/h # 28m/s; f=300mm; X=100m; a=3*10-2mm

(to) = 1/(100*100/3,6) # 1/2800ème s

si f=24mm (to) # 1/250ème s

Si l’appareil photo est lui même dynamique pour suivre l’objet qui se déplace;

Le principe sera de suivre l’objet dynamique avec le plus de rigueur et constance possible, ce qui demande de l’entraînement et de la concentration. L’ordre de grandeur du temps d’ouverture à utiliser sera celui défini pour traiter le flou de bougé (à f=300mm, par exemple au 1/300ème s) du coup, on va générer un filé horizontal sur l’arrière-plan et non sur l’objet dynamique (si l’objet se déplace horizontalement) qui dans le cas de l’application numérique précédente, sera de 10cm (28m/s*1/300), soit l’équivalent de 0,3mm sur le capteur (10 fois a), soit #1/100ème de la largeur du capteur… cela paraît un peu faible pour donner l’effet recherché ! On essaiera donc d’allonger un peu le temps d’ouverture au 1/200ème par exemple, voire encore un peu plus si on dispose d’une stabilisation perpendiculaire au déplacement (mode 2).

Ci-après quelques ordres de grandeur de vitesses pour différents sujets:

  • Un athlète qui court : 8 à 10 m/s multiplié par 1,5 à 2 sur les mouvements de jambes et bras
  • Une personne qui court : 3 à 6 m/s
  • Une personne qui saute (composante verticale) = 3 à 5 m/s
  • Un vélo à 25km/h : 7m/s
  • Une voiture à 100km/h : 28m/s ; à 200km/h : 56m/s

En synthèse :

Pour figer le mouvement (appareil statique) on peut donc retenir qu’au 300mm, le temps d’ouverture (to) doit être inférieur à 1/(n*100) si n est la vitesse en m/s et que l’on est à 100m.
Si on utilise une autre focale, on peut augmenter le (to) dans le rapport des focales (par exemple à 150mm, (to) < 2/(n*100)= 1/(n*50)). Et si on est plus proche, diminuer le (to) dans le rapport des distances (par exemple à 50m au lieu de 100m, (td) < 0,5/(n*100)= 1/(n*200))

Avec les précédents éléments, nous pouvons rapidement appréhender la bonne vitesse pour toutes focales et toutes distances; cependant je communique ci-après quelques tableaux d’accès direct aux valeurs de vitesses d’obturation requises

Exemple de conversion de la règle précédente: Un groupe qui saute (3m/s), pris au 30mm à 5m sera figé (au 1/300ème; à 100m avec un 300mm, donc à 10m avec un 30mm). Si la bonne distance de cadrage est 5m, il faudra donc prendre au 1/600ème.

NB: On peut noter également qu’il sera difficile d’obtenir un beau filé de l’arrière-plan, si la vitesse de déplacement est inférieure à 3m/s à 100m avec un 300mm ou inférieure à 1,5m/s à 50m avec un 150mm, car la vitesse minimale nécessaire pour éviter le flou de bougé sur l’objet suivi sera suffisante pour figer également le fond, à moins d’augmenter sensiblement le (to) en prenant quelques risques sur la netteté du sujet suivi.

Ci-dessous, 2 exemple de tableaux de valeurs de vitesse d’obturation, pour différentes focales et différentes distances à la cible, pour une vitesse de déplacement donnée, dans les 2 variantes « figeage » et « suivi avec filé »

Et le lien vers le fichier excel, qui vous permettra d’utiliser la feuille de calcul pour la vitesse de déplacement du sujet dynamique de votre choix en m/s. Le fichier est téléchargeable, si vous avez des difficultés à l’utiliser en ligne.

Retour sur une approche plus théorique du risque de bougé

Si on analyse de plus près la problématique du bougé; le bougé peut se décomposer en différentes composantes de mouvement : le déplacement de l’appareil photo dans le plan perpendiculaire à l’axe de visée (translations), en rotation autour de l’axe de visée, et enfin en rotation autour d’un axe perpendiculaire à l’axe de visée.

1- La sensibilité aux translations est très faible… (car le déplacement du boîtier est l’équivalent d’un déplacement de même valeur -donc très faible- et de sens opposé dans tous les plans); pour qu’elle ne soit pas visible, il suffit que la vitesse de translation soit :

dY/dt < ((X-f)*a )/((to)*f) ; il n’y a potentiellement de problème que si la cible principale est un 1er plan rapproché (par exemple, pour une vitesse de déplacement supérieure à 2,7cm/s -ce qui est énorme- pour une distance à la cible de 1m au 100mm)

2- La sensibilité à la rotation autour de l’axe de visée est surtout problématique sur les bords extérieurs de l’image;

il faut que dy/dt * (to) < a ; 0,022*dalpha/dt*(to) < a (0,022m = 1/2 diagonale d’un capteur Full Frame)

dalpha/dt < 45*a/(to) (soit < 0,135 rad/s au 1/100ème s; soit #1cm/s sur les extérieurs du boîtier)

3- C’est bien la rotation autour d’un axe du plan perpendiculaire à l’axe de visée qui est le plus problématique (typiquement le basculement vers l’avant)

dalpha= dY/X

Il faut que dY/dt < ((X-f)*a )/((to)*f) et donc que

(dalpha/dt) < ((X-f)/X*a )/((to)*f) ;

ce qui se simplifie si X>>f ; (dalpha/dt) < a /((to)*f)

(La vitesse de rotation dalpha/dt doit être < 0,03 rad/s au 1/100ème s avec un 100mm (ou au 1/300ème avec un 300mm); soit < #2mm/s sur les extérieurs du boîtier et < 9mm/s en tête d’un 300mm, <3mm/s en tête d’un 100mm ). Hormis lorsqu’il y a un lourd téléobjectif en tête, on peut noter que plus un boîtier est lourd, plus il a d’inertie et moins l’ensemble est sensible aux éventuels tremblements induits par les membres.

Tout cela conduit à conclure que pour gagner en stabilité (et en l’absence de stabilisation d’image) lorsque l’on veut diminuer le risque de bougé; il est très important de soutenir l’ensemble du boîtier + objectif et spécifiquement les téléobjectifs (il est particulièrement utile d’utiliser un monopode qui va aider à bloquer les mouvements de rotation par basculement vers l’avant) et en l’absence de monopode, le blocage du boîtier par appui des avants bras sur le corps, ou sur un appui matériel, va également aider fortement.

Lorsque l’on sera en situation de suivre un objet en mouvement, en faisant un filé; le risque de bougé  est maîtrisable par la stabilisation dans le sens perpendiculaire au mouvement, et/ou avec un monopode si le déplacement est horizontal… par contre, pour le déplacement horizontal, il sera utile de caler les avant-bras sur le corps et de suivre la cible avec l’ensemble du haut du corps (translation et rotation)…; il faut effectivement éviter toute rotation autour de l’axe du monopode (ou du poignet en l’absence de monopode, c’est bien l’ensemble du corps qui doit accompagner le mouvement

Prise de vue avec flash : Figer la dynamique avec le flash et choisir sa vitesse d’obturation pour restituer un effet de mouvement.

Il s’agit dans ce cas, de visualiser un filé sur l’objet dynamique et non sur l’arrière-plan (comme évoqué au point précédent), et pour cela rester fixe au niveau de l’appareil photographique et non chercher à suivre le mouvement de l’objet dynamique.

Conditions : ceci n’est possible que si la puissance d’éclairage du flash est une source lumineuse potentiellement (très) supérieure à celle produite par la luminosité d’ambiance. Le flash ne doit en aucun cas, être réglé en HSS (synchronisation haute vitesse), car l’éclair doit être le plus court possible (utiliser le mode « freeze » si disponible) et comme nous l’explicitons plus loin, synchronisé sur le 2ème rideau.

La vitesse d’obturation alias le temps d’ouverture sont déterminants pour obtenir l’effet désiré: un beau filé, un flou de mouvement pour restituer la dynamique … etc.

Le flash doit être réglé sur le 2ème rideau afin que le filé du déplacement obtenu avec l’exposition sans flash soit situé derrière la personne qui se déplace, et l’exposition au flash doit être à la valeur déterminée par le diaphragme et la sensibilité ISO choisis (quand il est difficile de travailler en manuel, il est possible de travailler en e-ttl, en ciblant l’expo sur le sujet cible, en liant l’exposition aux collimateurs autofocus lorsque l’appareil le permet). Idéalement pour que le filé soit bien visible, sans l’être trop, il faut être sous exposé de #2 diaphragmes si les conditions de luminosité d’ambiance le permettent; le temps d’ouverture sera déterminant pour avoir un filé de longueur suffisante, pour un déplacement à 3m/s, 1/30ème s déterminera un filé de 10cm (1/15ème s, 20cm).

Par exemple, pour photographier des danseurs à l’occasion d’un bal de mariage; généralement je flashe en e-ttl sur le 2ème rideau, je positionne un plancher de vitesse à 1/15ème, une expo flash à 0, et une sous expo de #2 diaphragmes pour le filé, un diaphragme à f5,6 pour sécuriser la profondeur de champ, et je choisis un décalage de sécurité sur les ISO, avec un plafond à ne pas dépasser.

L’image n’est pas parmi les plus réussies… mais l’objectif était que l’effet de filé soit bien visible, tout en préservant l’anonymat des personnes 😉 )

Voilà, et maintenant à vos boîtiers !

Je suis bien entendu à l’écoute de vos commentaires pour améliorer cet article.

jeanlucmoreau-photographie.com/mariage

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