Une des interrogations récurrentes des photographes au sténopé est la dimension du trou. Il existe une foultitude de formules qui prétendent toutes détenir la vérité.
Je n'ai clairement pas la religion de ces formules. En fait, je ne les utilise pas pour construire mes sténopés. Ceci dit, le sujet m'intéresse. Il y a derrière ce sujet, l'histoire de ce que nous appelons la photographie au sténopé, et qui s'appelait à l'aube de l'histoire de la photographie, la « photographie sans objectif ».
Dans cet article, je m'arrête sur une figure française de cette photographie sans objectif, le capitaine Colson. Dans ce domaine, il a laissé une trace largement moins importante que Lord Rayleigh, auréolé d'un prix Nobel (pour d'autres sujets). Cependant, il a commis en 1887 un ouvrage de 50 pages qualifié de "modeste petite brochure" par la Revue du Cercle Militaire, intitulé « la photographie sans objectif » (1) qui, manifestement, n'est pas passé inaperçu dans le petit monde des sténopistes de l'époque. Le Capitaine Colson étant un militaire, on retrouve, par exemple, mention de cet ouvrage dans un article de la Revue du cercle militaire coincé entre « La vie du soldat anglais à Gibraltar » (tout un programme) et la « Chronique militaire » (2) mais également dans divers autres articles que l'on retrouve sur internet (voir en fin d'article, les notes et références).
Je n'ai pas trouvé le fameux opuscule. En revanche, la bibliothèque numérique du CNAM possède le compte rendu d'une conférence du 27 décembre 1891 où Colson expose ces théories sur le sténopé.
Les formules de Colson
Colson c'est manifestement fortement intéressé à la photographie sans objectif et a cherché à le théoriser. Il déduit de ses travaux deux formules qui selon lui permettent d'obtenir la netteté maximum à l'aide d'un trou en guise d'objectif.
Colson considère que le rapport entre le carré du diamètre du trou et la distance focale est une constante
- d : diamètre du trou en mm
- F : distance focale en mm
Que l'on trouve parfois sous la forme (3)
- f : distance focale en mm
- d : diamètre du trou en mm
- D : distance entre l'objet à photographier et le trou.
d | F | Limites de F | delta | D |
0mm2 | 50 | 30 à 60 | 30 | 130 |
0,3 | 110 | 80 à 150 | 40 | 450 |
0,4 | 200 | 150 à 250 | 50 | 1000 |
0,5 | 300 | 250 à 370 | 70 | 2000 |
0,6 | 440 | 370 à 520 | 80 | 3300 |
0;7 | 610 | 520 à 700 | 90 | 4920 |
0,8 | 800 | 700 à 900 | 100 | 6200 |
0,9 | 1000 | 900 à 1100 | 110 | 11240 |
1 | 1230 | 1100 à 1360 | 130 | 15110 |
- d : diamètre du trou
- F : Longueur focale
- Limites de F : limites entre lesquelles celles-ci varient pour une variation de diamètre de 0,05 mm
- Delta : écarts qui en résultent
- D : minima de distance de l'objet
Sa démarche
En page 187 du compte rendu de sa conférence, Colson explique sa démarche expérimentale pour obtenir cette formule :
« J'ai reçu sur des plaques au gélatinobromure les images du dôme des Invalides, situé à environ 200 m. Ces plaques étaient disposées successivement à des distances variant de 10 cm en 10 cm; et, pour chaque distance, le diamètre de l'ouverture variait de dixième en dixième de millimètre. Comme les images correspondant à une même distance ont la même grandeur, leur netteté peut être comparée. On reconnaît ainsi facilement que, à chaque distance de la plaque correspond un diamètre donnant le maximum de netteté. ».(5)
Il en déduit de manière expérimentale la première équation. Malheureusement, là où cela commence à devenir plus difficile à suivre c'est sa démonstration pour arriver à la deuxième formule. Il semble considérer un parcours de la lumière non linéaire (voir figure 12 page 188 de l'article sur sa conférence) et là je perds pied. A sa décharge, et même si l'optique géométrique était alors très avancée, il est clair qu'à l'époque, la physique était en train de débroussailler ces sujets. Il y a par exemple dans cet article un savoureux descriptif du phénomène lumineux :
« On admet aujourd'hui que la propagation de la lumière s'effectue par l'intermédiaire d'un milieu appelé éther qui remplit non seulement les espaces célestes, mais encore les interstices des molécules de tous corps.... Un point d'une source lumineuse est en vibration. Considérons une direction partant de ce point : elle est occupée par une suite de molécules d'éther. La molécule d'éther la plus voisine de ce point lumineux entre en vibration perpendiculairement à la direction en question. Ce mouvement se communique à la molécule d'éther suivante, et ainsi de suite. ».(6)
La science à la recherche de la formule idéale
Compte tenu des connaissances de l'époque, et malgré le concept fourre-tout d'éther cette explication n'est pas si mauvaise que cela. Il faudra attendre Einstein en 1905 et de Broglie en 1924 pour introduire la dualité onde particule et voir disparaître l'éther dans les limbes de l'histoire des sciences. J'ai le sentiment qu'il a voulu trop bien faire pour construire une théorie scientifique. Il est vrai qu'à la fin du XIXe siècle, il était très à la mode de chercher à « organiser scientifiquement l'humanité » (7).
Et pour ne rester que dans le domaine du sténopé, dans un article intitulé « Stenopaic or Pin-hole Photography » (8) les auteurs comparent divers travaux scientifiques visant à trouver le diamètre de trou optimum afin d'obtenir la netteté maximum. C'est clairement un sujet qui préoccupe les amateurs de photographie sans objectif (déjà), Colson est d'ailleurs abondamment cité :
« D'après les expériences du capitaine Colson onze centimètres est la distance pour obtenir la meilleures définition avec un trou de 3/10 de millimètre, d'après M. Dallmeyer cinq centimètres est la distance donnant la meilleures définition avec un trou du même diamètre. ».
Cet article tout comme l'article de Colson est bourré de démonstrations mathématiques et évoque les travaux de plusieurs physiciens ou photographes sur le sujet : Lommel, Captain Abney, Lord Rayleigh, Dallmeyer, Isawa. Il est clair que cette volonté de chercher la formule idéale est déjà un sujet qui préoccupe les utilisateurs de sténopé. Ici pas de recherche sur l'esthétique ou l'art, la photographie au sténopé n'est que science et mathématique, point d'émotion.
De façon intéressante cette article précise quelques lignes plus loin :
« La définition qui est une des parties essentielles de l'expérience est difficilement distinguable en comparant les résultats du capitaine Colson et de M Dallmeyer... La définition dans les deux cas est pratiquement identique, et il y avait une grande gamme de diamètre de trou, ou de longueur focale avec le même diamètre qui donne pratiquement le même résultat. »
« Mais cependant, il y a de toute manière des limites à la définition. »
Décidément ces formules sont increvables. Et aujourd'hui encore on trouve moult articles, discussions de forum sur ce sujet avec les mêmes présupposés que ceux de Colson et al.
Si vraiment vous voulez utiliser une formule de Colson, utilisez la première et ne vous compliquez pas la vie avec la deuxième.
De l'utilité de la photographie sans objectif pour le capitaine Colson
Pour les contemporains de Colson, la photographie était au début de son histoire et tout ou presque était à inventer. Colson, capitaine dans le génie et lié à l'école Polytechnique était un militaire et probablement un ingénieur(9), sa recherche était motivée par une volonté de reproduire la réalité, avec le plus de rigueur possible et de trouver des technologies exploitables par les militaires :
« Il en résulte que les longues lignes droites des monuments et les longues perspectives sont rendues avec une exactitude mathématique; il n'y a pas de déformation, même sur les bords du cliché. On sait qu'il n'en est pas ainsi, généralement, avec les objectifs. » (10)
« La vue que nous donnons ici a été faite spécialement pour La Nature par M. Colson … On voit que, malgré la hauteur du monument, les lignes restent parfaitement droites » (11)
« Nous signalons enfin une dernière application qui rendra de très grands services à la topographie. Les clichés plans obtenus représentant une perspective exacte, le point de vue de cette perspective se trouve au centre de l'ouverture. On peut donc, au moyen de clichés pris dans deux stations convenablement choisies, restituer sur une planchette, par recoupements, tous les points du terrain vus à la fois de ces deux stations... » (11)
Conclusion provisoire
Pour conclure provisoirement sur le sujet des formules, je laisse la parole au révérend J.B.Thomson qui en 1901 écrivait dans un long article sur le sujet de la photo au sténopé :
« Quand les experts divergent de manière si importante, avons nous besoin de plus de justification pour conclure que pour la photographie sans objectif la vrai netteté n'existe pas? Plus nous creusons cette question, plus nous sommes disposés à affirmer que celui qui est un pratiquant de base ferait mieux de ne pas s'embrouiller avec des formules qui relient l'ouverture avec la distance de la plaque, mais pratiquer suivant son propre jugement et son expérience. » (12)
L'article sur la formule de Combe
Un formulaire avec d'autres formules pour calculer le diamètre d'un trou
Notes et références
- (1) Les travaux photographiques récents, La photographie sans objectif dans la Revue du Cercle Militaire des armées de terre et de mer – numéro 35 – 26 août 1888.
- (2)Revue du cercle militaire, numéro 35, 26 août 1888
- (3) A. Bergeret et F. Drouin, la photographie sans objectif dans Les récréations photographiques, page 79, 1893, première édition, CH. Mendel editeur Paris, 118 rue d'Assas
- (4) C. Fabre, Aide Mémoire de photographie, quatorzième année, deuxième série, tome IV, Chap. VI : matériel de photographie, page 93, éditeur Gauthier-Villars, Paris, 1889, ce tableau est également publié dans le texte de la conférence de Colson (voir note 5), mais est peu lisible sur la reproduction du CNUM
- (5)Colson, La photographie sans objectif, 27 décembre 1891, page 187
- (6)Colson, op cité, page 179
- (7) « Organiser scientifiquement l'humanité, tel est donc le dernier mot de la science moderne, telle est son audacieuse mais légitime prétention » Ernest Renan, L'Avenir de la science - pensées de 1848, Calmann-Lévy, 1890, p.37 (Source Wikipedia, article Ernest Renan, version du 18/05/2010)
- (8)Frederick WM Mills et Archibald C. Ponton, Stenopaic or Pin-hole Photography, 1895, consultable sur : http://idea.uwosh.edu/nick/oldarticles.htm
- (9) Dans l'article « La photographie sans objectif », Colson est présenté comme capitaine du génie et répétiteur à l'école Polytechnique, D'après la Revue du cercle militaire, il a publié un ouvrage sur l'électricité : Traité élémentaire d'électricité. Il semble être l'inventeur d'un téléphone, appelé le "téléphone Colson" (La Nature, revue des sciences et de leurs applications aux arts et à l'industrie, quatorzième année, 1886, premier semestre, page 81)
- (10) Colson, op cité, page 175.
- (11)G. Mareschal, Photographie sans objectif dans La Nature, 1889 (consultable surhttp://idea.uwosh.edu/nick/oldarticles.htm)
- (12) Révérend J.B. Thompson, Pinhole (lensless) photography dans The Photo Miniature, éditeur John A. Tennant, juin 1901, Volume III, numéro 27 (consultable sur http://idea.uwosh.edu/nick/oldarticles.htm)
Annexe
Un abaque pour pour dimensionner son trou de sténopé en utilisant la formule du capitaine Colson (cliquez sur l'image pour agrandir).
Post-Scriptum : Je ne dispose ni des compétences ni du temps pour faire une recherche en bibliothèque plus académique, mais j'ai cherché des informations, plus personnelles sur le capitaine Colson. Je n'en ai pas trouvé. Je ne connais même pas son prénom (R. ??). Si quelqu'un a des info, merci de me faire signe en me laissant un commentaire.
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