Qu'est-ce qu'un F-Stop en photographie?

L'amélioration constante des performances des appareils photo de smartphones a popularisé le jargon technique de la photographie. Le terme "f-stop" (ou "nombre f") devient de plus en plus courant, car les fabricants de smartphones cherchent à se démarquer en mettant en avant les spécifications de leurs appareils. Voici l'essentiel à retenir à ce sujet.

L'Ouverture et le Triangle d'Exposition

L'ouverture est un élément fondamental du triangle d'exposition, aux côtés de la vitesse d'obturation et de la sensibilité ISO. Elle représente la dimension de l'ouverture à l'avant de l'objectif, et donc la quantité de lumière qu'il laisse passer. La vitesse d'obturation, elle, contrôle le temps pendant lequel la lumière atteint le capteur, et la sensibilité ISO détermine la sensibilité de ce dernier.

Alors que la vitesse d'obturation s'exprime intuitivement en fractions de seconde, l'ouverture est mesurée en "f-stops", par exemple f/1.6, f/11 ou f/22. La plupart des objectifs permettent d'ajuster le f-stop, mais les appareils photo de smartphones font exception : ils ont une ouverture fixe. Un f-stop plus faible rend les images plus lumineuses, et inversement, un f-stop plus élevé les assombrit.

Comment cela fonctionne-t-il concrètement ?

Comprendre les F-Stops

Le f-stop est en fait le rapport entre la distance focale d'un objectif et le diamètre de son ouverture. Par exemple, une ouverture de f/2 signifie que le diamètre de l'ouverture correspond à la moitié de la distance focale. Ainsi, pour un objectif de 100 mm, l'ouverture sera de 50 mm (100/2=50), et pour un objectif de 200 mm, elle sera de 100 mm (200/2=100).

Le f-stop est exprimé sous forme de rapport à cause des particularités de la physique optique.

Plus l'ouverture d'un objectif est grande, plus il laisse passer de lumière. Cela augmente la luminosité de l'image projetée sur le film, ou plus précisément, sur le capteur numérique. Ainsi, plus le nombre f est bas, plus l'image est lumineuse.

Cependant, les objectifs à plus longue focale ont des angles de vue plus étroits. En conséquence, l'image projetée est relativement plus grande et la lumière plus dispersée. L'équilibre entre ces effets fait que le rapport entre la distance focale et l'ouverture (c'est-à-dire le nombre f) produit des photos à la luminosité comparable, indépendamment de l'objectif utilisé. Cela ne tient pas compte des différences de transmission de la lumière.

Ces deux clichés ont été pris à f/8, mais avec des distances focales différentes. La même vitesse d'obturation a été utilisée, car la plus grande ouverture de l'objectif à focale longue était compensée par son champ de vision plus étroit.

Imaginons que vous preniez en photo un arbre. Avec un objectif de 100 mm à f/2, l'ouverture aura un diamètre de 50 mm. Si vous utilisez un objectif de 200 mm à f/2, l'ouverture sera de 100 mm. Pourtant, les deux clichés auront une luminosité similaire.

En effet, l'objectif de 200 mm, bien qu'ayant une ouverture deux fois plus grande (donc quatre fois plus large), a un champ de vision deux fois plus étroit que l'objectif de 100 mm. Par conséquent, il projette l'image quatre fois plus grande sur le capteur, ce qui compense les différences de taille d'ouverture.

Le F-Stop en Pratique Photographique

Maintenant que nous avons abordé les aspects techniques, voyons comment les f-stops sont utilisés en photographie.

Faire une photo implique d'équilibrer l'ouverture, la vitesse d'obturation et la sensibilité ISO. Il faut suffisamment de lumière pour que le capteur enregistre correctement la scène, sans que l'image soit trop sombre (sous-exposée) ou trop claire (surexposée).

La quantité de lumière atteignant le capteur est mesurée en "stops". Augmenter l'exposition d'un stop revient à doubler la quantité de lumière reçue par le capteur. D'autres paramètres influençant l'exposition, comme la stabilisation de l'image, sont également mesurés en stops.

Pour cela, plusieurs options sont possibles. On peut augmenter le temps pendant lequel la lumière atteint le capteur, en utilisant par exemple une vitesse d'obturation de 1/50ème de seconde au lieu de 1/100ème. On peut aussi utiliser une plus grande ouverture, ce qui a des implications.

Sur les reflex numériques et autres appareils dédiés, l'ouverture affecte la profondeur de champ.

Non seulement les plus grandes ouvertures laissent passer plus de lumière, mais elles réduisent aussi la profondeur de champ, c'est-à-dire que la zone nette de l'image devient plus étroite. C'est parfois souhaitable, pour les portraits par exemple, mais cela peut aussi être un inconvénient.

Pour ajouter à la complexité, l'échelle des ouvertures n'est pas linéaire mais logarithmique. Ainsi, passer de f/4 à f/2 ne double pas la quantité de lumière, mais la quadruple. Pour doubler la lumière, il faut passer à f/2.8.

C'est beaucoup d'informations à assimiler. Heureusement, comme les smartphones ont des objectifs à ouverture fixe, il n'est pas nécessaire de tout comprendre pour les utiliser efficacement (plus d'explications ci-dessous).

En revanche, si vous utilisez un appareil photo dédié, il est utile de bien comprendre comment l'ouverture peut être utilisée de manière créative.

F-Stops et Smartphones

Ça ne ressemble pas à une ouverture de 26 mm pour moi.

Les photographes amateurs et professionnels ont dû maîtriser les f-stops et l'ouverture depuis toujours. Maintenant que les fabricants de smartphones utilisent ces termes dans leur communication, voici quelques points à garder en tête :

• Les f-stops sont calculés à partir de la focale réelle d'un objectif. Bien que les nombres f annoncés par les fabricants soient exacts, les focales vantées pour leurs objectifs sont souvent des équivalents en "plein format". Par exemple, Apple affirme que le téléobjectif de l'iPhone 11 Pro a une focale de 52 mm et une ouverture de f/2. Cela laisserait penser qu'il laisserait passer la lumière à travers un trou de plus de 25 mm de diamètre. Or, la focale réelle était de 6 mm, et le diamètre de l'ouverture de seulement 3 mm.
• Une plus grande ouverture améliore les performances en basse lumière. En raison de la conception des appareils photo de smartphones, l'impact principal d'une ouverture fixe est la vitesse d'obturation et la sensibilité ISO que l'appareil peut utiliser. Plus l'ouverture d'un objectif est grande, meilleures sont les photos en basse lumière. Cela permet des vitesses d'obturation plus rapides (donc moins de flou) et une sensibilité ISO plus faible (donc moins de bruit).
• Les spécifications ne font pas tout. Les fabricants continuent de vanter des chiffres impressionnants, mais il faut se rappeler que ce n'est pas ce qui crée une bonne photo. Le concours iPhone Photography Awards existe depuis 13 ans, et il y a toujours eu de magnifiques photos prises avec des smartphones. Passer de f/1.8 à f/1.6 n'améliorera pas significativement vos photos ; seuls le temps et l'entraînement peuvent le faire.