Comment fonctionne un appareil photo reflex ?

Les appareils photo dits « reflex » sont tous constitués de la même façon. Leur principale caractéristique est de permettre la visée à travers l'objectif. Autrement dit, quand le photographe cadre sa photo, il voit exactement l'image telle qu'elle arrivera sur le capteur, sans erreur de parallaxe, et en prenant en compte tous les accessoires qui sont montés sur l'objectif à ce moment : filtres en particulier. On parle parfois de SLR (Single Lens Reflex) pour caractériser ces appareils.

Cette construction permet également de changer l'objectif tout en conservant une visée identique à la photo finale. Ces avantages supposent une complication assez importante du mécanisme : il faut dévier la lumière vers le viseur pendant que le photographe cadre son image, et la diriger vers le capteur au moment de faire la photo.

Cet aiguillage de lumière est le rôle du miroir. Au repos il dirige la lumière vers le viseur. Quand on appuie sur le déclencheur il se relève pour laisser la lumière atteindre le capteur ou la pellicule.

Constitution interne d'un appareil photo de type réflex

1. L'objectif et ses lentilles.
   Encore appelée "optique", ce composant joue un rôle essentiel. Sa qualité influence directement la qualité des photos.
2. Le diaphragme.
   Il est composé de lamelles articulées qui permettent de régler la taille de l'orifice tout en conservant une forme le plus circulaire possible. Le diaphragme permet donc de doser la quantité de lumière qui entre par l'objectif.
    

   Ouverture F/4	Ouverture F/8	Ouverture F/16

3. Le miroir.
   Pendant la visée, il renvoie la lumière vers le prisme et de là, vers le viseur. Il se relève quand on appuie sur le déclencheur pour laisser la lumière atteindre le capteur situé derrière lui.
4. L'obturateur.
   L'obturateur s'ouvre pendant un temps bien précis pour laisser la lumière atteindre le capteur. L'obturateur et le diaphragme déterminent la quantité de lumière qui atteint le capteur ou le film. Ces deux accessoires agissent donc conjointement sur l'exposition.
5. Le capteur ou la pellicule.
   Que ce soit le capteur sur un appareil numérique ou la pellicule (le film) sur un appareil argentique, le rôle est le même : capturer l'image.
6. Le prisme.
   Bloc de verre qui renvoie la lumière vers le viseur. Le prisme n'est utile que pendant la visée (le cadrage).
7. Le viseur.
   On y applique son œil pour "voir" la future photo et peaufiner le cadrage. On parle ici d'un viseur optique. A contrario, les écrans situés au dos de l'appareil sont des viseurs numériques. Ces derniers peuvent également servir pour cadrer la photo et se sont considérablement améliorés depuis l'arrivée des appareils hybrides. Mais les viseurs par œilleton présentent encore quelques avantages :
   • La position des bras imposée par le viseur optique donne plus de stabilité.
   • Le viseur optique n'émet pas de lumière. Lorsque la discrétion est nécessaire, c'est un avantage certain.

Que se passe-t-il quand on appuie sur le déclencheur ?

Au moment de l'appui sur le bouton de déclenchement, la prise de vue semble quasiment instantanée. Pourtant votre appareil photo reflex enchaîne de nombreuses opérations.

Appuyer sur le déclencheur

(1) Le réglage de la mise au point est une opération mécanique qui suppose de déplacer des lentilles ou des groupes de lentilles à l'intérieur de l'objectif. Autrement dit c'est une opération assez longue.

(2) Une cellule, intégrée à l'appareil, effectue une mesure de la lumière. Le programme interne calcule alors les paramètres de prise de vue, essentiellement le temps de pose (vitesse) et l'ouverture en fonction de l'intensité lumineuse mesurée par la cellule.

(3) Au repos le diaphragme est toujours ouvert au maximum afin de permettre une visée avec la lumière maximale.

(4) Si l'enregistrement se fait en format JPG, il y a, en plus, une phase de conversion et de traitement de l'image.

Cet enchaînement d'opérations peut être différent suivant les réglages de l'appareil : mode automatique ou mode manuel, déclenchement du flash sur le second rideau, mise au point continue, option miroir levé, etc.

Où sont fait les réglages dans un appareil photo reflex ?

Le schéma ci-dessous représente les principaux organes d'un appareil reflex, à leur emplacement respectif les uns par rapport aux autres. Les lentilles (1) et le diaphragme (2) sont situés dans l'objectif. Tout le reste est dans le boîtier de l'appareil photo. Afin de clarifier le schéma, les composants qui ne participent pas à un réglage, comme le miroir, n'ont pas été représentés.

(1) Les lentilles de l'objectif assurent la mise au point (le focus) en se déplaçant plus ou moins dans l'objectif. Que la mise au point soit faite manuellement ou de façon automatique ne change rien au fait que les lentilles doivent se déplacer pour ajuster la netteté sur le sujet.

(2) Le diaphragme permet d'ajuster l'ouverture, qui est un des trois paramètres de l'exposition.

(3) L'obturateur intervient également sur l'exposition en ajustant le temps de pose.

(4) Le capteur lui-même, sur lequel on agit pour modifier la sensibilité (en ISO). C'est le troisième paramètre qui intervient sur l'exposition de la photo.
Les données issues du capteur sont enregistrées telles quelles dans le fichier RAW. Des données supplémentaires sont également enregistrées, essentiellement pour garder une trace des paramètres choisis pour la photo. Ces informations sont appelées "méta-données" ou EXIF. Mais il est essentiel de bien savoir que les données de l'image sont issues directement du capteur, sans traitement particulier.

(5) Les ajustements effectués par l'appareil photo lui-même : le choix d'un espace colorimétrique, la balance des blancs, l'ajustement de la saturation des couleurs, etc. Ces réglages sont utilisés pour produire une image au format JPG. Même si l'enregistrement de cette dernière sur la carte n'est pas demandé, l'image est créée pour l'affichage au dos de l'appareil.

(6) L'écran au dos de l'appareil. Il affiche la photo qui vient d'être réalisée et des quantités d'autres informations dont l'histogramme. Il est possible de consulter également les paramètres de la prise de vue. Il faut donc noter que l'histogramme est produit à partir de l'image JPG, e inclu donc tous les réglages effectués par le boîtier : ce n'est pas l'histogramme du RAW.

Que peut-on en déduire ?

On constate que deux réglages agissent avant le capteur : la mise au point et l'exposition. Ce sont des réglages purement optiques, qui modifient la lumière avant qu'elle n'atteigne le capteur. Une modification de ces réglages provoquera une modification des données fournies par le capteur et enregistrées dans le fichier RAW. Ce n'est pas le cas des autres réglages (comme par exemple la balance des blancs) qui agissent au moment de la création de l'image JPG.

En conséquence, les deux réglages qui doivent être bons dès la prise de vue sont la mise au point, et l'exposition. Les logiciels de post-traitement actuels font parfois des miracles, mais corriger une mise au point qui n'aurait pas été faite sur le sujet est quand même de l'acrobatie. Il en est de même pour une mauvaise exposition qui aurait brûlé (surexposé) ou bouché (sous-exposé) certaines zones de la photo : les données manquantes ne seront pas récupérables car elles n'ont pas été enregistrées par le capteur.

Par contre les réglages purement électroniques comme la balance des blancs, la saturation des couleurs, etc. peuvent être modifiés au post-traitement sans aucun problème.

On voit aussi que l'image affichée au dos du boîtier, ainsi que l'histogramme correspondant, prennent en compte tous les réglages utilisés pour la création du JPG (balance des blancs, saturation des couleurs, etc.). Contrairement à ce que pensent de nombreux photographes, l'histogramme n'est donc pas un outil précis pour évaluer l'exposition de la photo. Vous pourrez vous en convaincre facilement en faisant le test suivant : prenez deux photos du même sujet en modifiant seulement la balance des blancs entre les deux prises. Vous constaterez que les deux histogrammes sont différents. L'un des deux peut même indiquer une surexposition ou une sous-exposition. Ce n'est pas la réalité puisque les deux photos ont été exposées de la même façon.

On peut présenter les choses autrement en disant que l'histogramme au dos de l'appareil est celui d'un JPG développé par le boîtier lui-même. Mais le photographe peut très bien opter pour un développement différent, ce qui aura une incidence sur l'exposition apparente de la photo.

Remarque : en ouvrant un fichier RAW dans un logiciel comme Lightroom, on a l'impression que tous les réglages effectués lors de la prise de vue sont pris en compte. Par exemple la balance des blancs est bien appliquée telle qu'elle a été choisie sur le boîtier. On a donc l'impression que ces réglages ont impacté les données RAW, mais ce n'est pas le cas : les données RAW ne sont pas modifiées par la balance des blancs, mais le logiciel applique dès l'ouverture du fichier les réglages qu'il trouve dans les méta-données EXIF.

L'avenir des appareils reflex.

Le principe même du reflex suppose des mécanismes complexes et donc chers. Plusieurs constructeurs cherchent des solutions alternatives qui permettraient des fabrications plus simples. Citons par exemple les miroirs semi-transparents de Sony.

Plus récemment, les appareils photo hybrides se présentent comme de sérieux concurrents des reflex : les hybrides sont tout aussi performants et comportent moins de pièces mécaniques. Ils sont donc moins lourds et moins chers.