Photographie: le vignettage optique

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Dans certains cas, les coins d'une photo sont plus sombres que la partie centrale. Ce phénomène optique est appellé "vignettage" (s'écrit aussi avec un seul 't'). Le vignettage est inhérent à l'optique utilisée et est souvent visible à l'oeil nu. Il existe aussi une forme de vignettage abrupte causée par un défaut, par exemple un pare-soleil prop petit.

Vignettage naturel
Natural falloff

D'où provient le vignettage? Quand les rayons lumineux frappent l'optique perpendiculairement, le diaphragme a une forme circulaire. Si les rayons pénètrent l'optique sous un angle, le diaphragme a une forme applatie et donc une surface réduite. Un diaphragme applati laisse passer moins de lumière, et c'est pour cela que les coins de l'image sont toujours plus foncés.

Il existe une formule très simple pour calculer ce vignettage naturel:

cos⁴α

α étant l'angle des rayons incidents. Cette formule est valable pour les optiques dites "naturelles", c.à.d. sans rétrofocus ou téléphoto.

Le phénomène est le plus visible avec les optiques grand-champ. Une construction spécifique de l'optique (rétrofocus) permet de limiter le vignettage.

Il est important de noter que ce vignettage est tout à fait naturel et inhérent à l'optique (puisqu'il existe des formules pour le calculer). Le vignettage naturel n'est pas un défaut. Pour la photographie de paysages en les vues aériennes, le vignettage doit être évité. Par contre, un léger effet attire l'attention sur le centre de l'image et est utile en portraiture.

Il existe des programmes pour corriger automatiquement le vignettage naturel et même le vignettage optique (décrit plus bas), mais les boitiers les plus récents effectuent la correction automatiquement en se basant sur:

l'optique utilisée
la focale (un grand-angulaire produit un vignettage plus prononcé)
la distance (l'effet est plus visible pour les objets à grande distance)
l'ouverture (vignettage optique plus prononcé quand le diaphragme est ouvert)

La correction automatique du vignettage s'appelle peripheral illumination correction chez Canon.

Vignettage mécanique

Ce type de vignettage est causé par un objet qui entrave les rayons lumineux. Citons par exemple un filtre trop petit, un convertisseur de focale mal adapté, une optique conçue pour capteur à format réduit utilisé sur un boitier à format normal, un pare-soleil trop petit ou qui est mal placé. Cet effet est toujours bien visible et augmente même en réduisant l'ouverture du diaphragme.

Vignettage optique

De nombreuses optiques présentent un vignettage qu'il n'est pas possible d'expliquer par les formules du vignettage naturel. La raison est l'utilisation de lentilles individuelles qui sont juste "limite". Pour une mise au point donnée, le vignettage est plus visible pour les objets situés à distance; cela est causé par les rayons qui suivent un chemin différent selon la distance de l'objet. Le vignettage optique est réduit en fermant le diaphragme.

Les réflections internes (causées par un coating moins performant) et même le capteur causent aussi un vignettage. Ces effets sont décrits plus bas.

La cause du vignettage peut être déterminé facilement en analysant les "yeux de chat", le phénomène optique causé par les points lumineux hors focus (out-of-focus highlights). Cet effet est décrit sur la page où on parle de tout, sauf du bokeh.

Vignettage causé par des réflections internes

Les réflections internes causent aussi un vignettage. L'effet est insignifant lors de l'utilisation d'optiques de bonne qualité (qui ont toutes un coating performant pour éliminer ces réflections).

Les réflections des lentilles sont plus prononcées quand le rayon touche le verre moins perpendiculairement. L'effet est donc plus important dans les coins, et ainsi il "reste" moins de lumière à la périphérie de l'image. Ces rayons perdus produisent une diminution du contraste (halo ou brouillard sur l'image).

Vignettage par capteur

Le capteur aussi peut aussi provoquer un vignettage. La surface du capteur n'est pas plane. Le photosite (la surface sensible dde chaque pixel) est entouré d'électronique. Seul une petite partie d'un pixel est sensible à la lumière (cela dépend de la technologie employée et varie de 30 à 85%)

Pour rendre le capteur plus sensible, il faut donc que plus de lumière frappe le photosite et non l'électronique. Pour ce faire, une lentille microscopique est placé devant chaque photosite. Mais les rayons frappent le capteur en oblique dans les coins et une partie des rayons est ainsi perdue. Les optiques dites télécentriques ne produisent pas ce défaut. C'est surtout Olympus et son système "Four Thirds" qui est connu pour ses optiques télécentriques. Les figures ne sont pas dessinée à l'échelle.

Microlens offset Leica a trouvé une solution à ce problême avec son "microlens offset". Les microlentilles ne sont pas placées en face des photosites, mais légèrement décalées selon la position. C'est une correction à l'échelle microscopique.

Cette correction est nécessaire pour le Leica M8 car ce n'est pas un reflex et l'optique est placée très près du capteur. Le Leica n'utilise pas de construction retrofocus et les rayons touchent le capteur fortement en oblique dans les coins.

Vignettage

Vignettage naturel, souvent recherché pour accentuer l'image.

Le vignettage est dit “naturel” quand il est causé pr la forme aplatie du diaphragme (vu de coté),
ou “mécanique” quand il est causé par des encombres sur le chemin lumineux.

Vignettage causé par des réflections internes sur les lentilles

Vignettage causé par le capteur