La vitesse d’obturation

La vitesse d’obturation

La vitesse d'obturation

Cet article sur la vitesse d’obturation fait partie d’une série de 4 articles de vulgarisation concernant les paramètres ajustables sur les appareils photos dans le but d’optimiser la qualité des photographies prises pour un usage photogrammétrique notamment pour l’application ContextCapture de Bentley Systems.

Lors d’une prise de vue, le photographe peut ajuster 4 paramètres principaux pour composer et contrôler l’exposition de son image :

L’obturation – Fonctionnement général

Une chose importante à savoir est que plus la vitesse d’obturation est élevée, moins de lumière le capteur recevra.

Il convient d’expliquer comment l’obturation peut se réaliser. En gros, il faut tout d’abord imaginer une “fenêtre” sur la lentille de l’objectif plus ou moins grande en fonction de l’ouverture de l’objectif. Cette “fenêtre” est également plus ou moins éloignée du capteur : il s’agit de la distance focale. La distance focale influera donc également sur la quantité de lumière reçue par le capteur.

Entre cette fenêtre et le capteur, il y a un dispositif empêchant ou autorisant les rayons passant par l’objectif d’arriver au capteur.

Ce dispositif est soit mécanique de type “volet” (c’est-à-dire un dispositif se déroulant très rapidement devant le capteur), soit électronique. Ce dernier type est bien plus rapide et ne provoque pas les infimes vibrations produites par un dispositif mécanique.

Bien que le dispositif électronique soit plus rapide, il existe encore un petit soucis : la manière dont l’obturation est réalisée.

Celle-ci peut se faire soit :

  • par déroulement (appelé aussi rolling-shutter) : La captation des pixels se fait ligne par ligne. Avec une cellule de 3000×4000 ont aura ainsi 3000 captations successives et donc de ce fait la prise de la photo se déroulera sur une période ayant une certaine durée. Cela ne pose aucun problème si l’appareil ET le sujet sont fixe. Par contre si l’un ou l’autre est en mouvement, cela risque de conduire à un effet désastreux pour une utilisation photogrammétrique. Chaque ligne de la photo ayant été prise à un moment légèrement différent que la précédente, cela entraînera une déformation.
    Rolling shutter Rolling shutter
  • globalement (appelé aussi global-shutter) : La captation de l’ensemble des pixels de fait en même temps. Sans entrer dans les détails, ceci engendre une fabrication plus complexe et donc un coût plus élevé.
    Global Shutter vs Rolling Shutter

On comprendra donc facilement que l’utilisation d’un obturateur de type “Global Shutter” fournira de meilleur résultat en photogrammétrie si l’appareil se déplace lors de la prise de vue : drone ou autre véhicule.

La vitesse d’obturation

Nous y arrivons enfin !

La vitesse d’obturation est le temps durant lequel l’obturateur reste ouvert lors de la prise de vue : c’est-à-dire le temps durant lequel le capteur est exposé à la lumière. Cette vitesse s’exprime en secondes. Plus la vitesse est élevée, moins le capteur est exposé à la lumière.

Comme pour l’ouverture, à chaque cran les durées sont (environ) divisées ou multipliées par 2 :

  • 1/4000
  • 1/2000
  • 1/1000
  • 1/500
  • 1/250
  • 1/125
  • 1/60
  • 1/30
  • 1/15
  • 1/8
  • 1/4
  • 1/2,
  • 1 seconde, etc… jusqu’à 30 secondes généralement.

Si on souhaite conserver une exposition identique, si on baisse d’un cran l’ouverture il faudra également baisser d’un cran la vitesse (donc la réduire).

A retenir

La vitesse d’obturation permet de figer un sujet en mouvement (vitesse supérieure à 1/500) ou de créer un flou de mouvement ce qui d’en notre cas d’utilisation est à éviter.

Sans trépied ni stabilisateur d’image, la vitesse d’obturation doit toujours être égale au minimum à l’inverse de la focale utilisée pour éviter un flou de bougé provoqué par les mouvements du photographe. Exemple : avec un objectif de 200mm, la vitesse minimale à main levée doit être de 1/200.

L’utilisation d’une vitesse lente (une ou plusieurs secondes) avec un trépied permet d’obtenir une grande profondeur de champ sans augmenter la sensibilité ISO.

Et pour ContextCapture ?

Une vitesse d’obturation d’1/800ème de seconde ou plus rapide est un choix intéressant afin d’éviter ce phénomène de flou. Les photographies dans un but photogrammétrique étant généralement réalisées en mouvement il est indispensable de minimiser son effet. Si on a la chance d’avoir un appareil équipé d’un global shutter, il sera possible d’utiliser une vitesse d’obturation supérieure. Il est néanmoins conseiller de ne pas aller au delà de 1/400ème de seconde.