Explications et emploi sur l'appareil « Chambre Noire »

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Explications et emploi sur l'appareil « Chambre Noire »

Un appareil photographique se compose au moins d'une chambre noire, invention attribuée à Ibn al-Haytham

(965-1039), scientifique arabe et père de l'optique moderne. D'un côté il y a une ouverture pour faire entrer la

lumière émise par la scène à photographier et de l'autre une surface sensible pour enregistrer cette lumière.

Dans le cas le plus fréquent, un objectif est positionné au niveau de l'ouverture. Le plus souvent, il contient

un diaphragme permettant de doser la quantité de lumière qui entre, ainsi que la profondeur de champ (ces

deux aspects étant liés). Certains objectifs (des modèles simples pour amateurs ou les objectifs

catadioptriques) utilisent des ouvertures fixes.

Il existe quelques appareils qui n'utilisent pas d'objectif : les sténopés. Seule une ouverture minuscule permet la

formation d'une image relativement nette, ce qui empêche de faire entrer une forte quantité de lumière et

aboutit donc à des temps de pose longs. D'où l'intérêt de l'objectif : faire entrer beaucoup plus de lumière (et

obtenir une image plus nette).

On installe aussi la plupart du temps un obturateur qui permet de contrôler le temps d'exposition de la surface

sensible. Certaines vieilles chambres s'en passent : l'opérateur (le photographe) enlève juste un bouchon

devant l'objectif le temps de la pose - mais cela est valable surtout pour les longues poses, couramment

employées aux débuts de la photographie, en accord avec la lenteur des émulsions d'alors.

Les surfaces sensibles utilisées procèdent de deux grandes familles : l'argentique et le numérique. Dans le

premier cas, on utilise une émulsion de gélatine et de sels d'argent couchée sur une plaque de verre ou

unepellicule, dans le deuxième un capteur (les images sont alors enregistrées sur un support électronique

distinct du capteur, le plus souvent une carte mémoire).

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LA CAMERA OBSCURA ET LE STENOPE

Un procédé étudié depuis l'époque d'Aristote

1. La Camera obscura

Principe

Les rayons qui passent par le trou proviennent de différentes directions, donc de différents points de l'objet observé. Le principe de base est très simple : la lumière est réfléchie par les objets dans tous les sens ; si l'on place une feuille blanche à un endroit, chaque point de la feuille reçoit des rayons lumineux issus de tous les objets alentours qui se mélangent et se combinent (synthèse additive). La feuille apparaît donc blanche (ou de la couleur éclairant l'environnement modifié par la teinte majoritaire alentour).

Dès lors, il suffit de filtrer la lumière extérieure de façon à ce qu'elle ne rentre que par un seul point dans une chambre obscure, la lumière continue son chemin en ligne droite jusqu'à rencontrer la feuille blanche : chaque point de la feuille n'est éclairé que par le rayon issu d'un seul point d'un objet. On voit se former l'image inversée de la réalité extérieure sur la feuille.

Le principe en est décrit dès Aristote et plusieurs fois évoqué par des auteurs du XIIIe siècle (Roger Bacon, Guillaume de Saint-Cloud).

Aristote.

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Planche de l'Encyclopédie de Diderot sur la camera obscura.

Mise en œuvre

Pourtant on ne commença à utiliser cet appareil qu'au XVIe siècle, notamment pour des travaux topographiques. On élabora un dispositif portable afin de pouvoir suivre les contours de l'image projetée sur une feuille de papier ou une plaque de verre et de la reporter sur un autre support.

En 1515, Léonard de Vinci explique : "En laissant les images des objets éclairés pénétrer par un petit trou dans une chambre très obscure tu intercepteras alors ces images sur une feuille blanche placée dans cette chambre. [...] mais ils seront plus petits et renversés."

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Maître Léonard de Vinci.

La camera obscura est progressivement perfectionnée par l'ajout d'une lentille (vers 1550) puis d'un diaphragme et parfois d'un miroir incliné à 45°, l'ancêtre du reflex.

La théorie suivant laquelle Johannes Vermeer aurait utilisé cette camera obscura pour peindre une partie de son œuvre a été exposée pour la première fois en 1891 par le lithographe américain James Pennell. Elle a été depuis largement fondée par des chercheurs en histoire de l'art. Le peintre David Hockney a fait paraître un ouvrage Savoirs Secrets ; Techniques Perdues Des Anciens Maitres dans lequel il démontre que depuis le début de la Renaissance, un grand nombre de peintres, parmi les plus célèbres, ont utilisé des procédés optiques, camera obscura, mais aussi camera lucida, pour mettre en place leurs tableaux. Les travaux d'Hockney ont été critiqués par Ross Woodrow, de l'Université de Newcastle en Australie. Cependant, s'il ne fait guère de doute que Vermeer ait utilisé une camera obscura, il ne faut pas perdre de vue que, comme le dit Hockney, ce n'est pas elle qui dessine mais la main de l'artiste.

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Oeuvres du grand peintre "photo-réaliste" hollandais Johannes Vermeer (1632 - 1675).

Peintures de Vermeer : La Jeune fille à la Perle, Le Géographe, et La Laitière.

Il est aussi vraisemblable qu'elle fut employée par d'autres artistes, dont Giovanni Baptista della Porta, Guardi et surtout Antonio Canal, dit Canaletto, qui l’utilisa notamment pour mettre en perspective ses célèbres paysages des canaux de Venise mais aussi part Alberti qui, lui, participa à son amélioration (système de miroirs permettant d'obtenir des dessins réduits de panoramas).

D'autres artistes ne feront pas mystère de l'utilisation de la camera obscura, comme par exemple les Daniells qui parcoururent l'Inde avec ce dispositif pour produire leurs aquarelles.

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Camera Obscura pour le dessin.

C'est ce procédé qui sera utilisé par la photographie en remplaçant l'écran par une surface photosensible fixant la lumière. Dans le cas d'une camera obscura simple, sans diaphragme ni lentille, l'appareil photographique ainsi constitué se nomme un sténopé.

Récemment, le duo de photographes Felten-Massinger réhabilitèrent le principe de la camera obscura avec leur "caravana obscura" (caravane mobile, c'est aussi le nom de leur asbl). La caravane est en elle-même une "camera obscura" qu'elles vont transporter à l'endroit où elles veulent prendre des photos. Elles font de la photo sans appareil photo.

2. Le SténopéLe sténopé est un dispositif optique simplissime permettant d'obtenir un appareil photographique dérivé de la camera obscura. Il s'agit d'un simple trou, de très faible diamètre. Par extension on appelle ainsi l'appareil photographique utilisant un tel dispositif.

Principe de fonctionnement

Un appareil photographique à sténopé se présente sous la forme d’une boîte dont l’une des faces est percée d’un minuscule trou qui laisse entrer la lumière. Sur la surface opposée au trou vient se former l'image inversée de la réalité extérieure, que l'on peut capturer sur un support photosensible (tel que du papier photographique).

Du fait de la petitesse de l’orifice permettant à la lumière de pénétrer à l’intérieur de l’appareil et de l'absence de focalisation, le temps nécessaire pour impressionner la surface photosensible est très important. Selon la taille de l’appareil, il peut se chiffrer ensecondes ou en heures.

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Historique

D’un point de vue historique, le sténopé est la forme primitive de l’appareil photographique. La première photographie, prise par Nicéphore Niépce, l’a été grâce à un dispositif de type sténopé : une camera obscura équipée d’une plaque métallique recouverte d’une émulsion photosensible (du bitume de Judée).

Le sténopé se distingue de l’appareil photographique moderne par l’absence de dispositif optique (objectif) et de diaphragme.

Principe de la Caméra Obscura.

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La chambre noire utilisée par un artiste pour dessiner la réalité.

Nicéphore Nièpce, inventeur de la photographie et son appareil photographique.

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Pratique

La construction d'un sténopé est extrêmement simple. Il suffit d’une boîte suffisamment bien fermée pour être étanche à la lumière. Son intérieur doit être recouvert d’une substance noire et mate pour éviter toute réflexion des rayons lumineux. L’une des faces est percée d’un petit trou, à l’aide d’une aiguille par exemple. C'est ce petit trou qui est à proprement parler le sténopé, il peut être percé dans un matériau différent de la chambre noire et être monté sur celle-ci comme un objectif classique.

Toutefois, pour réaliser des images de qualité acceptable, le sténopé doit répondre au moins à trois qualités :

- le sténopé doit être parfaitement rond,- le diamètre du sténopé doit être petit. Pour une distance focale donnée, il existe une valeur optimale théorique du diamètre.Si F est a distance, en mm, entre le sténopé et la surface sensible, alors pour la longueur d'onde moyenne (550 nm) de la lumière, le diamètre D optimal en mm est obtenu par la formule :

D =

- Le trou doit être percé dans un matériau le plus mince possible, tout en étant parfaitement opaque.

Si l'épaisseur du matériau est trop importante, il se produit un effet d'interférence que l'on peut expliquer très sommairement par la réflexion des rayons lumineux sur la tranche du trou, et qui crée des images parasites provoquant un flou général plus ou moins accentué. Pour cela, certains amateurs réussissent à percer leurs sténopés dans des feuilles de métal très minces, comme des feuilles d'or (utilisées par les artisans doreurs), à l'aide de minuscules trépans qu'ils confectionnent eux-mêmes. Ces sténopés sont ensuite montés sur des supports pour être manipulés et placés sur la chambre noire. Notons que, outre la diminution de la luminosité (et donc l'augmentation du temps d'exposition), le diamètre du trou est limité par la longueur d'onde de la lumière : si son diamètre est de l'ordre de grandeur de cette longueur d'onde ou plus petit, il se produit un phénomène de diffraction qui produit des taches (tache d'Airy).

La face opposée accueille soit une pellicule (négatif N&B ou couleur, diapositive) soit directement du papier photographique. Dans ce cas il faut utiliser du papier positif (type « Cibachrome » en couleur). Attention les poses très longues (supérieures à 10 secondes) avec la plupart des surfaces sensibles donnent des dérives

de couleurs (effet de non-réciprocité). 10/

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En Noir et Blanc, on peut utiliser un papier photographique ordinaire. Après développement, on obtient une image négative. Pour réaliser l'image positive, il suffit de procéder à un tirage par contact. Le négatif est placé retourné (émulsion contre émulsion) sur une autre feuille de papier sensible, et l'ensemble est exposé à la lumière, par exemple sur le plateau de l'agrandisseur. L'épreuve négative est suffisamment transparente pour laisser passer la lumière nécessaire à l'impression du positif.

Il est également possible d'obtenir une image positive en numérisant l'image négative à l'aide d'un scanner et en inversant l'image obtenue par un procédé de traitement numérique.

Il est possible d’utiliser une multiplicité de boîtes différentes. L’usage d’une boîte cylindrique présente la particularité de donner des images déformées du fait que le papier photographique n’est pas positionné sur une surface plane.

Il est bien entendu possible de doter un appareil photographique à objectif interchangeable d'un sténopé, par exemple en bricolant à partir d'un bouchon d'objectif.

Art

Le sténopé est utilisé par certains artistes photographes pour le charme des images qu’il concourt à produire : les légères imperfections et autres particularismes (vignetage, flou de certaines zones, etc.), le caractère suranné et intemporel qui peut s’en dégager participent de ce caractère original.

Actuellement, la photographie au sténopé s'inscrit dans le mouvement "Foto povera" (artistes utilisant des matériels ou techniques "pauvres" comme le sténopé, les téléphones portables, les "toys cameras" ou appareils jouets en plastique, souvent produits dans les pays de l'est : Holga, Lubitel, etc...).

La journée mondiale du sténopé se propose de réunir et de publier sur internet, chaque année, des photos prises le même jour, au moyen d'un sténopé, par des photographes du monde entier.

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Exemple de photographies en Sténopé.

3. La Synthèse additive des couleursOn parle de synthèse additive quand, pour construire une couleur, on utilise plusieurs couleurs de base (le plus souvent le rouge, le vert et le bleu (RVB ou RGB)) en additionnant directement leurs lumières (par exemple avec des lampes colorées).

Les couleurs de base additionnées donnent le blanc. Leur absence donne le noir.

Synthèse additive des couleurs.

Synthèse soustractive des couleurs. 13/

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Deux exemples traditionnels de la synthèse additive sont les écrans cathodiques et les écrans LCD où un point blanc est composé de la combinaison de points lumineux colorés proches les uns des autres.

Les autochromes des Frères Lumière réalisés dès la fin du XIXe siècle utilisaient des pigments (soustractifs) pour recréer la lumière par addition de leurs couleurs. Cette synthèse comporte de l'additif (les couleurs de base sont ajoutées entre elles) et dusoustractif (un pigment ne peut fonctionner que par soustraction de teintes à la lumière blanche). Dans la pratique, cela représente simplement un cas où cette classification se montre dépourvue d'utilité.

Exemple d'autochrome, fin du XIXème sciècle.

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L'appareil de prise de vue photographique est essentiellement constitué par une chambre noire (S). A l'avant de cette chambre est l'ouverture, munie de l'optique (O), et à l'arrière est placée l'émulsion, qui reçoit l'image formée (A). L'ouverture pourrait être un simple petit trou, ou sténopé, mais l'introduction d'une optique, ou objectif, qui peut être amovible, assure une plus grande luminosité de l'image et une amélioration de ses qualités. On adjoint à l'objectif un diaphragme réglable et un viseur soit indépendant, simple ou à télémètre couplé pour le réglage de la distance, soit incorporé dans les appareils à visée réflexe. La prise de vue implique un triple réglage : temps, ou durée d'obturation, diaphragme, ou dimension de l'ouverture, et distance du sujet à l'objectif. La durée d'obturation pour un diaphragme donné se détermine au moyen d'un posemètre qui n'est autre qu'un appareil mesurant la quantité de lumière que reçoit le sujet par unité de surface. L'ouverture du diaphragme est déterminée par la profondeur de champ désirée; plus le diaphragme sera fermé, plus grand sera le champ fournissant des images nettes. Dans les appareils modernes, on tend souvent à un automatisme de ce double réglage au moyen d'une cellule photo-électrique incorporée. La profondeur de champ net dépend aussi de la focale (objectif) utilisée; plus cette focale est courte, plus grand est le champ de netteté; le téléobjectif réduisant cette profondeur de champ implique donc un réglage soigné ou de faibles ouvertures. Dans beaucoup d'appareils modernes, le diaphragme se trouve remplacé par un rideau contrôlant une fente plus ou moins étroite et qui se déplace devant l'émulsion à une vitesse variable, contrôlant le temps de prise de vue.

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Chambre obscure portative de dessinateur Vers 1840

Lorsqu'on reçoit, sur un écran blanc, les rayons lumineux qui pénètrent dans une chambre noire par une petite ouverture, on obtient, des objets extérieurs, de images qui présentent les phénomènes suivants: elles sont renversées; leur forme, qui correspond à celle des objets extérieure, est indépendante de la forme de l'ouverture, si celle-ci est toutefois assez petite. La chambre noire était connue de Roger Bacon (1214-1294), théologien et philosophe anglais dont les écrits lui valurent d'être emprisonné (de 1277 à 1292), il est l'auteur de traités d'acoustique et d'optique ("des miroirs", "la perspective, "miroirs mathématiques"). Léonard de Vinci (1452-1519) décrit comme suit la chambre noire:

"Lorsque les images des objets éclairés pénètrent par un petit trou dans une chambre très obscure, recevez ces images à l'intérieur de la chambre sur un papier blanc situé à quelque distance du trou; vous verrez sur le papier tous les objets avec leurs propres formes et couleurs. Ils seront diminués de grandeur; ils se présenteront dans une situation renversée et cela en vertu de l'intersection des rayons..."

Le remplacement du trou par une lentille se fit au XVIe siècle et fut peut-être l'oeuvre de Giambattista Della Porta (1535-1615).

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La photographie (1826)

En 1816, le Français Nicéphore Niepce cherche à reproduire les dessins de son fils. Il a alors l'idée de remplacer la feuille de papier par une plaque enduite de chlorure d'argent. Le premier appareil photo est né ainsi que la photographie et la photogravure. Mais les faibles images enregistrées ne sont pas permanentes. Il lui faut donc inventer un procédé qui fixe l'image. Niepce réussit ses premières" héliographies" en 1822 et, entre 1826 et 1827, il réussit à obtenir une image sur une plaque d'étain enduite de bitume de Judée. Cette plaque, qui a demandé plus de huit heures d'exposition, est la plus ancienne photographie au monde.

Le mot « photographie » (1836)

C’est l’Anglais sir John Herschel qui, en 1836 a créé le mot photographie (du grec phôtos, « lumière », et graphein, « écrire ») pour désigner l’action de la lumière sur certaines surfaces sensibles.

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SOURCES

Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Histoire_de_la_photographie

Heureka Web : http://eurekaweb.free.fr/ih3-photographie.htm

Inventaire des instruments scientifiques anciens dans les établissements publics : http://www.inrp.fr/she/instruments/instr_opt_chambre_noire.htm

Taverne de Faust : http://faust.chez.com/photo/photo02.htm

Flipix Info : http://documentation.flypix.info/LE

%20STENOPE/FLYPIX_Document_LE_STENOPE.html

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