samedi 18 décembre 2010

Des formules pour des trous

Une des grandes questions que se pose une bonne partie de ceux qui pratique le sténopé c'est la taille du trou. On me pose très fréquemment cette question et on la retrouve dans tous les forums sur le sujet du sténopé. Ainsi Ralph Lambrecht dans son (au demeurant excellentissime) livre « Way Beyond Monochrome » [1] disserte sur deux pages sur le bénéfice comparé du diamètre du trou. Comme beaucoup d'auteurs sur le sujet il empile des argument soit-disant scientifiques. Il donne deux options en affirmant que l'une favorise le contraste, l'autre la netteté. Pour être franc, je ne suis pas convaincu (voir ci-dessous le lien vers l'extrait de son livre).

Il est clair que le diamètre du trou joue un rôle dans la netteté des photos mais d'abord, netteté et sténopé sont deux mots qui ne vont pas vraiment ensemble et surtout, il me semble parfaitement évident que plein d'autres paramètres entre en ligne de compte, comme l'épaisseur du trou, l'état de surface du bord du trou etc. Sans compter que l'alignement de la pellicule ou la géométrie globale de l’appareil à son importance. Alors résumer la qualité d'un sténopé à la taille du trou me semble extrêmement réducteur d'un point de vue scientifique mais surtout d'une importance toute relative d'un point vue artistique.

Alors comme le révérend J.B.Thompson qui en 1901 écrivait

« 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. » [2]

Je me suis amusé à collectionner quelques formules, d'abord pour le fun et pour montrer que effectivement un grand nombre d'éminents sténopistes voire de grands physiciens se sont penchés sur le problème et sont arrivés à des conclusions différentes.

Voici huit formules qui prétendent toutes donner la formule magique :

Dans les formules suivantes
d : diamètre du trou
F ou f : longueur focale (distance entre le trou et la pellicule)

Colson [3]




Combe [4]




  
Leslie D. Stroebel [10]





 Ou




George Airy [5]






Dans celle-ci comme dans de nombreuses formules, l'auteur introduit la longueur d'onde de la lumière. La netteté est donc selon son auteur dépendante de ce paramètre. Dommage, la lumière blanche dans laquelle nous baignons va d'une longueur d'onde de 400 nm (le violet) à 700 nm (le rouge) donc autant dire que la netteté devient selon ce type de formule illusoire. D'ailleurs, j'ai beau réfléchir, je ne vois pas ce que vient faire cette longueur d'onde dans la netteté d'un cliché au sténopé. Pour fixer les choses prenons une longueur d'onde unique. L'œil humain possède une sensibilité maximale à la lumière pour une longueur d'onde d'environ 550 nm. Ce qui donne : 



George Biddell Airy by Spy
Caricature de Sir George Biddel Airy (Vanity Fair 13 Nov 1875, plus d'info sur Wikimedia Commons)

Peñate [6]
Je ne pense pas que Peñate en soit l'auteur  mais il popularise cette formule. N'en connaissant pas l'auteur je l'ai baptisé de son nom.





Ilford [7]
En provenance du célèbre Ilford Manual of photographie 
 




Dallmeyer [8]





Le papier où  j'ai trouvé cette formule donne uniquement les initiales de Dallmeyer soit T. R. Dallmeyer. Il s'agit probablement de  Thomas Rodolphus Dallmeyer, opticien anglais, né en 1859, mort en 1906.


Lord Rayleigh [5]
La plus célèbre des formules, déterminée par George Rayleigh prix Nobel de physique (pour un autre sujet).






Avec une longueur d'onde de 550 nm




PSM V25 D738 John William Strutt Lord Rayleigh
Lord Rayleigh (Wikimedia Commons)
 
Matt Young [9]
A la différence des formules ci-dessus, cette formule provient d'un article publié beaucoup plus récemment (1989) .
Synthèse
En rassemblant ces 9 formules dans un tableau, cela donne (toutes les dimensions sont en mm, cliquez sur les images pour agrandir) :




Conclusions

Comme vous pouvez le voir, il y a de nombreuses formules qui donnent des résultats qui vont pratiquement du simple au double. Et encore, en cherchant j'en trouverai d'autres (comme la formule de Abney que j'ai vainement recherchée). Rechercher la netteté en faisant des photos au sténopé est une illusion. Pour moi l'intérêt du sténopé est dans les possibilités artistiques liées à toutes les approximations que procure ce type d'appareil.

De toute manière d'autres paramètres interviennent dans le résultat, Mills et Ponton dans un article de 1895 [8] relatent les résultats d'une expérience menée par un certain Isawa qui comparait les résultats obtenus entre la formule de Colson et la formule de Dallmeyer (dont la formule donne un résultat environ 50% plus élevé que celle de Colson) et qui concluait :

En ce qui concerne la définition, qui est la partie la plus importante de l'expérience, les résultats obtenus avec les équations du capitaine Colson et de M. Dallmeyer sont difficilement distinguables. S'il y a une différence les résultats suivanr M. Dallmeyer sont plus nets que ceux du capitaine Colson, mais il faut se souvenir que pour  ce dernier, les temps d'exposition était largement plus court, donc il moins de possibilité de vibration de l'appareil. La definition dans les deux cas était pratiquement identique....

Quand je veux faire des photos nettes, j'utilise mes Nikons ou mes Minoltas avec de bons objectifs. Je reste convaincu que le sujet du diamètre du trou n'est pas d'une grande importance pour faire des photos au sténopé. Un trou ni trop ni trop petit permettra de faire des photos imaginatives et qui vous amuseront. Personnellement je n'utilise aucune formule. J'aime fabriquer mes propres trous tout en sachant qu'ils sont très imparfaits. Mais c'est exactement ce que je recherche, l'imperfection.

A vous de vous faire votre opinion et surtout vos expériences afin de tirer vos propres conclusions et pour arriver à des résultats personnels qui vous plairont.
 
Liens
Dans ce blog
Autres
  • Pinhole photography (PDF), extrait du livre de Ralph Lambrecht et Chris Woohouse (voir références ci-dessous)
  • Mr Pinhole qui permet d'effectuer automatiquement tout un tas de calcul concernant le sténopé (je ne sais pas quelle formule il utilise) 
  • Pour essayer d'être exhaustif et pour les fana des formules et de la taille idéale du trou un article impressionnant d'Emmanuel Bigler sur galerie-photo   : http://www.galerie-photo.com/loi-optique-stenope.html.
  • La page de Nick Dovarcek où il donne accès à plusieurs articles historiques sur le sujet du sténopé. J'ai largement utilisé cette ressource et je le remercie c'est très amusant.
  • Un article iconoclaste qui débouche sur une formule dite "délinquante" qui ressemble à celle de Airy



Bibliographie
[1] Ralph Lambrecht and Chris Woodhouse, Way Beyond Monochrome, second edition, Focal Press, 2011, ISBN 978-0-240-8162-8
[2] Révérend J.B. Thompson, Pinhole (lensless) photography (PDF) dans The Photo Miniature, éditeur John A. Tennant, juin 1901, Volume III, numéro 27 (consultable sur http://idea.uwosh.edu/nick/oldarticles.htm)
[3] Colson, La photographie sans objectif, Annales du conservatoire des arts et métiers, 2e série Tome IV, , page 173
[4] H. D'Arcy Power, Advanced Pinhole Photography (PDF), The Photo Miniature, Volume VI, Numbre 70, July 1905, page 530  (consultable sur http://idea.uwosh.edu/nick/oldarticles.htm)
[5] Ralp W. Lambrecht, Chris Woodhouse, Way Beyond Monochrome, 2nd edition, page 154, ISBN 978-0-240-81625-8
[6] http://www.pinholeday.org/support/faq.php?setlang=fr
[7]The Ilford Manual of photographie, 5th edition, 1958, page 50
[8]Frederick W.M. Mills and Archibald C. Ponton, Stenopaic or Pin-Hole Photography (PDF), London, Dawbarn & Ward Ltd, 1895 (consultable sur http://idea.uwosh.edu/nick/oldarticles.htm)
[9]Matt Young, The Pinhole Camera-Imaging without lenses or mirrors, Physics Teacher, December 1989, page 648-655. Fichier PDF : http://inside.mines.edu/%7Emmyoung/PHCamera.pdf
[10] Emmanuel Bigler sur le site Galerie-Photo 2005 : http://www.galerie-photo.com/loi-optique-stenope.html  (d'après l'article provenant de Leslie D. Stroebel, “View Camera Technique”, 7-th Ed., ISBN 0240803450, Focal Press, 1999)

Revision 1 (21/12/2010) : ajout lien Emmanuel Bigler (merci à troisième type pour me l'avoir indiqué)
Révison 2 (22/12/2010) : ajout formule de Stroebel, modification tableau et courbes
Révision 3 (28/05/2011) ajout lien vers "formule délinquante"

6 commentaires:

troisieme type a dit…

Merci pour cet article!
Intéressant de constater que ce diamètre, si fatidique, que certains percent au laser, d'autres au forêt suisse, est finalement tributaire d'une formule aussi variable...
Pour l'explication de pourquoi un diamètre optimal, on trouve sur galerie photo un article (http://www.galerie-photo.com/loi-optique-stenope.html) qui l'explique: il s'agit du meilleur compromis entre la taille de la tache image et la diffraction, toutes deux tributaires de la taille du trou. Et comme la longueur d'onde influe également sur la diffraction, si mes souvenirs sont bons, cela explique d'une part que cette longueur d'onde rentre dans certaines formules, mais également (je suppose), les variations existant entre les différentes constantes utilisées d'une formule à l'autre. Je suppose que chaque auteur est parti de la même base, mais que pour des raisons propres, ont considéré chacun une longueur d'onde donnée comme la moyenne la plus représentative.
Ce qui, en soit peut être intéressant, si l'on est perfectionniste au point de vouloir concevoir un sténopé adapté à une émulsion ayant des caractéristiques données... Mais ce serait abandonner le domaine de l'expression artistique, j'en conviens.

Romary a dit…

Tu parles de trou fait au laser ou avec des moyens mécaniques de qualité. Plutôt que cette histoire de taches/diffraction il est clair que la qualité du trou intervient de manière importante sur la netteté. Il suffit de comparer mes photos avec des photos faites avec des trous venant de chez sténocamera ou de chez Zeroimage. Sans jeu de mot, il n'y a pas photo en ce qui concerne la netteté.

Cette histoire de compromis tache/diffraction ne m'a jamais convaincu même si d'un point de vue totalement théorique avec un trou parfait et d'une épaisseur nulle cela fonctionne probablement. Seulement la lumière n'est pas monochromatique, malgré tout nos efforts le trou a une épaisseur, malgré les lasers et autres, il y a des bords qui sont ce qu'il sont, bref, bien que je ne suis pas assez bon physicien pour le démontrer, il me semble assez clair que cette histoire est d'un ordre de grandeur bien inférieur aux autres phénomènes.

Merci pour ton commentaire pour le lien, bien que je connaisse galerie-photo je ne l'avais pas vu. Je vais rajouter le lien dans l'article. Que chacun se fasse sont avis :-).

F a dit…

Salut Roma,
Ayé récupéré un stenop' avec dos pola... Je t'attends pour le tester et faire des essais de trous stenopitiens !!
Dacodac ?? tu me dis ...
Bon Noël Fabrice

Romary a dit…

On fera ça avec plaisir

Bon noël a toi et ta moitié.

Romary

F a dit…

Merci à toi...
... Tu veux tjs mes 3 polas de Berlin (je t'avais promis...) cela t'interesse toujours ??
Tu as vu mes derniers polas ??
Des bises à tous !
F,

Romary a dit…

Ca m'intéresse toujours, je veux mettre quelques polas sur mon blog.

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