★ À maîtriser
Une caméra comprend trois grandes parties : l’objectif, la tête de caméra et le module d’enregistrement.
🔄 Le signal suit ces étapes dans la tête de caméra :
📌 En configuration ENG, chaque caméra enregistre sur son propre module et le choix final des images et des sons s’effectue en postproduction, tandis qu’en EFP les caméras transmettent leurs signaux à une régie, où le réalisateur sélectionne les images pendant le tournage.
Les caméscopes d’épaule associent une tête de caméra broadcast, un module d’enregistrement et un objectif interchangeable ; ils sont volumineux et lourds, ce qui favorise leur stabilité à l’épaule.
Les DSLR disposent d’une visée reflex et les hybrides d’une visée électronique ; les deux possèdent un mode vidéo, un grand capteur unique et des objectifs interchangeables.
Compléments
Les modules d’enregistrement sont de trois types :
En 1970 apparaissent les premières caméras de télévision portables.
Les caméras TV broadcast n’ont pas de module d’enregistrement intégré et peuvent être utilisées à l’épaule, sur pied ou en configuration lourde.
En configuration lourde EFP, les caméras TV broadcast peuvent recevoir un objectif de studio de rapport de zoom supérieur à 100×, un grand viseur et un prompteur.
Les caméscopes de poing possèdent un module d’enregistrement et un objectif fixe, et sont plus légers et compacts que les caméras d’épaule.
Les caméras cinéma numériques ont remplacé les caméras à pellicule et utilisent généralement un grand capteur unique ainsi que des objectifs interchangeables à monture PL.
Les caméras d’action sont ultracompactes, robustes et étanches, se fixent sur de nombreux supports et offrent un angle de champ pouvant atteindre 170°.
Les caméras PTZ sont pilotables à distance pour réaliser des panoramiques horizontaux et verticaux et zoomer ; elles peuvent transporter audio, vidéo, contrôle et alimentation sur un câble Ethernet avec prise en charge du POE+.
Les smartphones peuvent enregistrer en 4K à 24, 25, 30 ou 60 images par seconde, avec un objectif fixe allant de l’ultra-grand-angle au téléobjectif et un stabilisateur optique.
★ À maîtriser
📌 Une lentille convergente à bords minces rassemble un faisceau parallèle en un point de l’axe optique, tandis qu’une lentille divergente à bords épais écarte le faisceau de cet axe.
Compléments
Un objectif se caractérise par :
Les lentilles convergentes comprennent les formes biconvexe, plan-convexe et ménisque convergent, tandis que les lentilles divergentes comprennent les formes biconcave, plan-concave et ménisque divergent.
Un objectif est un assemblage de lentilles convergentes et divergentes qui constitue globalement un système convergent et possède deux points nodaux ainsi que deux plans principaux.
Convergente : les rayons se rejoignent ; divergente : ils s’écartent.
★ À maîtriser
📌 Une lentille convergente forme d’un objet réel situé au-delà de son foyer objet une image réelle, renversée et recueillable sur une surface, tandis qu’une lentille divergente forme une image virtuelle, droite et située du même côté que l’objet, qui ne peut être recueillie.
Compléments
🔄 Les rayons principaux se comportent ainsi :
Les foyers objet F et image F’ d’une lentille sont symétriques par rapport au centre optique O.
📐 Formule - La vergence d’une lentille est l’inverse de sa distance focale exprimée en mètres : .
Objet → lentille → image ; la mise au point ramène l’image sur le capteur.
★ À maîtriser
📐 Formule - Pour un objet suffisamment éloigné, la taille de l’image vérifie , où L est la taille de l’objet, f la focale et D la distance objet-caméra.
📐 Formule - L’angle de champ vaut , où d est la dimension du capteur considérée et f la distance focale.
Compléments
Pour un capteur 2/3 pouces au format 16:9, les dimensions sont 9,6 mm × 5,4 mm et la diagonale est de 11 mm.
À focale égale, le format 35 mm plein format donne un angle de champ horizontal plus grand que le format 2/3 pouces ; à 50 mm, les valeurs indiquées sont respectivement 39,6° et 11°.
Pour obtenir un même angle de champ, il faut une focale plus longue avec un format d’objectif plus grand et une focale plus courte avec un format plus petit.
À capteur donné, focale plus longue → champ plus étroit.
★ À maîtriser
📌 Une courte focale produit un plan large, un sujet plus petit, une perspective accentuée et une grande profondeur de champ, tandis qu’une longue focale produit un plan serré, un sujet plus grand, une perspective écrasée et une faible profondeur de champ.
📌 À cadrage conservé sur un sujet du deuxième plan, le sujet du premier plan apparaît plus grand avec un grand-angle qu’avec une longue focale.
Compléments
Les courtes focales couvrent un angle de champ plus important et font paraître les éléments du plan plus éloignés les uns des autres.
Les longues focales permettent des plans très serrés à grande distance et couvrent un angle de champ étroit.
À cadrage conservé sur la voiture du premier plan, l’échelle de la voiture située à l’arrière-plan varie selon l’objectif utilisé.
Courte focale : champ large ; longue focale : champ étroit.
★ À maîtriser
Compléments
Dans un zoom, des groupes de lentilles se déplacent pour faire varier la focale tout en maintenant le plan de formation de l’image.
En position grand-angle, le groupe variateur se déplace vers l’avant de l’objectif ; en position téléobjectif, il est renvoyé vers l’arrière.
En télévision, les rapports de zoom indiqués sont 20× pour les plateaux de taille moyenne, 40× pour les grands plateaux et 100× pour les salles de concerts, les stades et les très grands plateaux.
★ À maîtriser
📐 Formule - L’ouverture relative est le rapport de la distance focale au diamètre utile de la lentille : .
📌 Un diaph mesure une différence de lumière et non une quantité de lumière : ouvrir d’un diaph double la lumière, tandis que fermer d’un diaph la divise par deux.
Compléments
📌 À focale donnée, une lentille de plus grand diamètre laisse passer plus de lumière ; pour une ouverture relative donnée, la quantité de lumière transmise est identique quelle que soit la focale.
📌 L’ouverture géométrique décrit l’ouverture théorique d’un objectif à transmission totale, tandis que l’ouverture photométrique T tient compte des pertes de lumière lors de la traversée des lentilles.
Diaphragme ouvert → plus de lumière ; diaphragme fermé → moins de lumière
★ À maîtriser
Lorsque la mise au point est faite à la distance hyperfocale, la netteté s’étend de la moitié de cette distance jusqu’à l’infini.
La profondeur de champ dépend des paramètres suivants :
📌 Une focale courte, un diaphragme fermé, une distance de mise au point élevée et un petit format augmentent la profondeur de champ ; les conditions opposées la réduisent.
Compléments
📌 La profondeur de champ se situe dans l’espace cadré entre des plans nets, tandis que la profondeur de foyer est l’intervalle de netteté de part et d’autre du plan de formation de l’image.
📐 Formule - La distance hyperfocale dépend de la focale , du nombre d’ouverture et du diamètre du cercle de confusion , selon , avec les conversions d’unités nécessaires.
La profondeur de champ est plus étendue derrière le plan de mise au point que devant ; sa répartition est estimée à environ un tiers devant et deux tiers derrière.
Une faible profondeur de champ facilite le détachement visuel du sujet, mais rend la mise au point plus difficile en captation télévisuelle de sujets rapides ; une grande profondeur de champ est un atout en reportage news.
Grande focale et grande ouverture : zone nette réduite ; petite focale et diaphragme fermé : zone nette étendue
★ À maîtriser
📌 Un objectif de format supérieur au capteur réduit l’angle de champ reçu à focale égale et donne un cadrage plus serré ; un capteur plus grand que le format de l’objectif peut produire un vignetage assombrissant les quatre coins de l’image.
Compléments
Les formats courants sont :
À l’intérieur du cercle de couverture, l’objectif fournit une image de qualité optimale, avec un maximum de résolution et de correction des aberrations chromatiques.
📐 Formule - Le facteur de recadrage entre deux formats se calcule en divisant la diagonale de l’image fournie par l’objectif A par celle de l’objectif B : .
Les objectifs EFP, ou Box Lens, sont des objectifs TV lourds offrant des rapports de zoom supérieurs à 120×, destinés aux caméras de studio à capteur 2/3″ pour les très grands plateaux, les stades et les salles de concerts.
Les objectifs ENG, ou Portable Lens, sont des objectifs TV légers utilisables à l’épaule ou sur trépied, compatibles avec des capteurs 2/3″, 1/2″ et 1/3″ ; leur plage de mise au point est parcourue sur un tiers de rotation de la bague, ce qui facilite la manipulation mais limite la précision.
★ À maîtriser
Compléments
Les objectifs Cine Style sont des zooms légers haut de gamme, optimisés pour les performances optiques, avec un rapport de zoom limité à 12x et une course de bague de mise au point d’environ 300°.
Les objectifs Cine Style sont utilisés pour le tournage de films, où l’assistant opérateur, aussi appelé focus puller ou pointeur, assure les réglages du diaphragme, de la focale et de la mise au point.
Les objectifs Prime Lens sont destinés aux caméras de cinéma numérique équipées de capteurs 35 mm plein format ou Super 35 mm.
★ À maîtriser
📌 Une lentille divergente placée à l’avant d’un convertisseur augmente l’angle de champ, tandis qu’une lentille convergente le réduit.
Compléments
Avec un objectif 2/3" 17x, le Wide Converter 0,8x transforme la plage de focales de 7–119 mm en 5,6–95,2 mm et l’angle de champ maximal de 69° en 81° ; il diminue la distance minimale de mise au point et s’utilise sur toute la plage du zoom.
Avec un objectif 2/3" 17x, le Tele Converter 1,5x fait passer l’angle de champ minimal de 4,6° à 3,1°, augmente la distance minimale de mise au point et s’utilise uniquement aux longues focales.
Un doubleur de focale x2 divise par deux l’angle de champ, double le nombre d’ouverture et fait perdre deux diaphragmes en laissant passer quatre fois moins de lumière que l’objectif seul.
Le convertisseur se fixe à l’avant ; le multiplicateur s’insère après le diaphragme.
Les montures citées sont :
Un adaptateur B4/PL permet d’utiliser un objectif zoom broadcast 2/3" sur une caméra Super 35 mm, tandis qu’un adaptateur PL/B4 permet d’équiper une caméra 2/3" d’une optique Super 35 mm.
La conversion de température de couleur s’exprime par l’écart en mireds .
Pour filmer en lumière du jour à 5 600 K avec une caméra étalonnée à 3 200 K, il faut un filtre de +134 mireds.
Un filtre ND permet en extérieur de gérer une forte luminosité tout en conservant une ouverture proche de l’optimum, et en studio de réduire la profondeur de champ en ouvrant davantage le diaphragme.
Les filtres ND2, ND4, ND8, ND16, ND32 et ND64 transmettent respectivement 50 %, 25 %, 12,5 %, 6,25 %, 3,125 % et 1,5625 % de la lumière, absorbent respectivement 1 à 6 diaphragmes et ont des densités optiques de 0,3 à 1,8 par pas de 0,3.
Un filtre polarisant peut renforcer le bleu du ciel et accentuer la saturation des couleurs.
Les filtres à effets modifient uniquement l’esthétique de l’image, et les filtres diffuseurs, ou soft, sont surtout utilisés en studio pour adoucir l’image, notamment les visages.
Les filtres à étoile créent un effet de 4, 6 ou 8 branches autour des points fortement lumineux et sont utilisés notamment lors de captations de concerts ou d’émissions musicales.
★ À maîtriser
Une caméra à trois capteurs traite séparément les signaux rouge, vert et bleu au moyen d’un séparateur optique, tandis qu’une caméra mono-capteur sépare les couleurs à l’aide d’une mosaïque de filtres.
Dans un séparateur dichroïque, la première couche réfléchit les rayons bleus et transmet les rouges et verts ; une seconde couche réfléchit les rouges et transmet les verts, qui poursuivent leur trajet vers leurs capteurs respectifs.
Compléments
La taille physique du séparateur optique peut limiter l’ouverture maximale de l’objectif, par exemple à N/1,4.
Le filtre infrarouge limite l’information lumineuse analysée au spectre visible afin de protéger les capteurs CCD ou CMOS, très sensibles aux infrarouges.
Le filtre quart d’onde transforme la vibration rectiligne de la lumière en vibration circulaire, afin que le séparateur optique réagisse de la même manière quelle que soit la polarisation incidente.
Le filtre passe-bas étale les détails plus petits qu’un photosite pour éviter le moiré, au prix d’une atténuation des très hautes fréquences spatiales de l’image.
★ À maîtriser
Dans une cellule photosensible, la lumière reçue provoque une accumulation de charges électriques proportionnelle à l’éclairement, puis ces charges sont converties en tension pour former un signal électrique.
Un grand capteur augmente la définition, la dynamique lumineuse, la sensibilité à définition égale et la focale permettant de zoomer loin, mais réduit la profondeur de champ.
Compléments
Les capteurs photosensibles utilisent les technologies CCD ou CMOS, et leur taille influe sur les dimensions des cellules photosensibles.
Les petits capteurs sont utilisés en télévision, tandis que les grands capteurs sont utilisés en fiction et en photographie.
Un capteur 35 mm plein format mesure 36 × 24 mm, tandis qu’un capteur APS-C illustré mesure 22,2 × 14,8 mm.
Capteur plus grand → définition, dynamique et sensibilité plus élevées, mais profondeur de champ plus faible.
★ À maîtriser
Dans un capteur CCD, la lumière est convertie en charges électriques, les charges sont transférées de cellule en cellule jusqu’à la sortie, puis converties en signal électrique.
Les quatre architectures CCD sont :
📌 Le CCD IT associe chaque surface photosensible à une cellule de stockage et de transfert ; ses défauts principaux sont le smear, une traînée verticale, et le blooming, une boule lumineuse causée par le débordement de charges.
Compléments
Dans une cellule CCD, un champ électrique attire les charges positives vers le fond ; la lumière libère des électrons, dont le nombre accumulé pendant l’intégration est proportionnel à l’intensité reçue.
Le transfert des charges dans un capteur CCD est rythmé par une tension d’horloge synchronisée avec les temps et durées du signal vidéo.
Le CCD FF utilise les photosites pour détecter, stocker et transférer les charges ; il est très sensible, mais absorbe une partie du bleu par ses électrodes et est sensible au blooming.
Le CCD FT transfère simultanément les charges vers une zone mémoire pendant la suppression de trame, puis les lit ligne par ligne ; il offre une plus grande surface photosensible et une meilleure sensibilité que l’IT à taille égale, et évite le smear grâce à un obturateur mécanique.
Le CCD FIT combine les registres verticaux de l’IT à la zone mémoire du FT, évite le smear sans obturateur mécanique, mais coûte plus cher.
★ À maîtriser
Les capteurs CMOS sont fabriqués comme des composants informatiques, consomment deux à trois fois moins d’énergie que les CCD, évitent le blooming et le smear et permettent des cadences d’image élevées.
Le rolling shutter lit les lignes d’un capteur CMOS de haut en bas, ce qui peut incliner les objets en mouvement horizontal et faire varier l’intensité enregistrée avec certains éclairages à décharge.
Compléments
La conversion directe dans les cellules CMOS supprime de nombreux transferts et accroît la vitesse de lecture.
La présence de l’amplificateur dans la zone photosensible peut réduire la résolution spatiale d’un capteur CMOS, effet que des microlentilles peuvent compenser.
Dans une caméra CMOS monocapteur, un filtre de Bayer permet d’enregistrer les trois couleurs ; les données RAW sont lues puis interpolées par débayerisation pour produire les sorties RGB.
Le flash bending apparaît lorsque l’éclair ne touche que les lignes exposées au moment du flash, créant une bande horizontale très lumineuse au lieu d’éclairer toute l’image.
★ À maîtriser
Compléments
Les valeurs de shutter indiquées comprennent :
Le shutter augmente la résolution dynamique pour la captation de mouvements rapides, mais une vitesse trop élevée peut provoquer des saccades appelées judder.
Augmenter la vitesse du shutter diminue la sensibilité et peut nécessiter d’ouvrir davantage le diaphragme, ce qui réduit la profondeur de champ.
Vitesse du shutter accrue → sensibilité réduite et risque de judder.
| Type | Rayons | Image d’un objet réel |
|---|---|---|
| Convergente | Rassemble les rayons parallèles | Réelle, renversée et recueillable |
| Divergente | Écarte les rayons de l’axe | Virtuelle, droite et non recueillable |
| Paramètre | Augmente la profondeur | Réduit la profondeur |
|---|---|---|
| Focale | Focale courte | Focale longue |
| Diaphragme | Diaphragme fermé | Diaphragme ouvert |
| Distance de mise au point | Distance élevée | Distance faible |
| Format d’objectif | Petit format | Grand format |
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1. Une caméra reçoit la lumière d’une scène ; quelles propositions décrivent correctement sa constitution et le rôle de ses éléments ?
2. Lors d’un tournage, les caméras envoient leurs signaux à une régie où le réalisateur choisit les images en direct : quelles propositions sont exactes ?
Mémorisez les concepts clés de Caméras et capteurs d’image avec 10 flashcards interactives.
Quelles sont les trois parties principales d’une caméra ?
L’objectif, la tête de caméra et le module d’enregistrement.
Quelle est la fonction de la tête de caméra ?
Elle regroupe le séparateur de couleurs, le capteur, le traitement et le codage du signal.
Qu’est-ce qu’un objectif optique ?
Un système optique convergent de lentilles qui projette une image circulaire sur le capteur.
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