Zoom

Un zoom est un objectif à focale variable. Une commande — bague, levier, molette, manivelle ou moteur — déplaçant plusieurs groupes de lentilles à l'intérieur de l'objectif permet de modifier de manière continue la distance focale résultante et donc le grandissement, ce qui modifie l'angle de champ couvert par l'objectif et la taille des éléments de l'image.

Conçus à l'origine pour le cinéma, les zooms proprement dits conservent en outre la mise au point. Ces objectifs complexes ont pris leur essor au tournant des années 1950 sur la base de deux formules, la compensation optique de Roger Cuvillier et la compensation mécanique de Pierre Angénieux^[1]. Leur usage s'est généralisé depuis les années 1960 à d'autres applications : appareils photographiques, projecteurs, loupes binoculaires, lunettes d'approche, périscopes...

Le « zoom » en tant qu'effet cinématographique (l'illusion de mouvement qu'il donne quand il est utilisé pendant la prise de vues) est plus correctement appelé « travelling optique ». A la différence du vrai travelling (par déplacement de la caméra), il modifie non pas la distance apparente des objets, mais bien le rendu de la perspective.

Sommaire 1 Étymologie 2 Désignation des caractéristiques d'un zoom 3 Les différentes catégories de zooms 3.1 Les zooms standard (appelés aussi transtandard) 3.2 Les zooms grand angle 3.3 Les télézooms 3.4 Zoom numérique 4 Construction mécanique d'un zoom 5 Construction optique d'un zoom 6 Les défauts optiques des zooms 6.1 Distorsion 6.2 Vignettage 7 Avantages et inconvénients 7.1 Luminosité 7.2 Encombrement 7.3 Prix d'achat 7.4 Utilisation 8 En conclusion 9 Notes et références 10 Voir aussi

Étymologie

• Le verbe « to zoom » apparaît en anglais à la fin du XIX^e siècle, création en forme d'onomatopée pour exprimer un bourdonnement, un vrombissement. Puis il a été appliqué aux avions du début du siècle qui effectuaient des piqués et des chandelles. De là, il a pris un sens imagé de « déplacement rapide ».
• Vers 1935, il est employé pour exprimer un déplacement rapide d'un plan large vers un gros plan à l'aide d'un objectif « zoom lens ». Ce n'est que vers 1974 que le substantif simple « zoom » désignant cet objectif est employé.
• Passé en français, le mot est employé vers la fin des années 1950 comme le verbe « zoomer », qui signifie modifier le cadrage par changement de la focale du zoom (le plus souvent, pour agrandir la zone centrale de l'image). Le terme zooming est également utilisé dans la langue française comme un nom commun masculin (alors que c'est un verbe conjugué au participe présent en anglais).
• Au cinéma et à la télévision, l'objectif à focale variable permet l'exécution de « travellings optiques » (changements de focale au cours d'un plan). Il permet le recadrage, la focalisation vers un élément (« zoom-avant ») ou la découverte d'éléments hors-champ par l'élargissement du cadre (« zoom-arrière »).
• En 1958, une marque d'objectifs française, Angénieux, dépose le nom « Zoom ». Depuis, le mot zoom désigne génériquement un objectif à focale variable.

Sources : TLFi

Désignation des caractéristiques d'un zoom

Alors que pour un objectif à focale fixe, on précise la focale suivie quelquefois de l'ouverture, par exemple : 14 mm f/2,8 ou 50 mm f/1,4 ou 600 mm f/5,6 , pour un zoom, on précise la gamme de variation de focale de la plus petite à la plus grande sous la forme de deux nombres séparés par un tiret. On peut faire suivre cette indication de l'ouverture du zoom aux focales extrêmes selon une syntaxe voisine.

Par exemple : 28-70 mm f/2,8 pour un zoom dont la pleine ouverture est constante, 70-300 mm f/4-5,6 pour un zoom de pleine ouverture f/4 à 70 mm et f/5,6 à 300 mm, etc. On dira alors que l'ouverture est flottante (f/4-5,6).

Le rapport numérique entre la plus longue et la plus courte focale est appelé « amplitude » ou encore « puissance » du zoom, on utilise quelquefois, à tort, le terme anglais « range ».

En photographie et en format 24 x 36, il est admis par convention que la focale de 50 mm fasse référence par rapport à la vision humaine. Il faut alors diviser la longueur focale par 50 pour connaître son véritable facteur de grossissement.

Par exemple :

• 100 mm = 2x
• 200 mm = 4x
• 300 mm = 6x
• 10000 Km = Muller

Les différentes catégories de zooms

Comme pour les focales fixes où l'on distingue les objectifs grand angle, les focales standard et les téléobjectifs, il est courant de classer les zooms en fonction des focales qu'ils couvrent.

Cette classification dépend du positionnement des focales extrêmes du zoom par rapport à la focale standard correspondant à la diagonale de l'image. La focale standard est théoriquement de 43 mm pour les images 24 x 36 mm, mais on prend souvent 50 mm, environ 30 mm pour les capteurs d'appareils photo numériques reflex, voire moins en cinéma.

Les zooms standard (appelés aussi transtandard)

La focale la plus courte de ces zooms est inférieure à la focale standard, alors que la focale la plus longue la dépasse quelquefois de beaucoup.

Un zoom transtandard couvrira donc au pire les focales allant du semi-grand angle au petit téléobjectif : le 35-70 mm était courant au début des années 1990. Mais à présent on ira du grand angle au téléobjectif plus ou moins puissant.

Actuellement pour le format 24 x 36, les gammes de focales des zooms transtandards les plus courantes sont :

• 28-70 mm, 28-85 mm, 28-105 mm, 28-135 mm, 28-200 mm, voire 28-300 mm.
• 24-70 mm, 24-85 mm, 24-135 mm, 24-200 mm.

Les zooms transtandards sont les zooms les plus utilisés, avec l'augmentation de leur amplitude, c'est souvent le seul objectif que possèdent beaucoup de photographes amateurs. Les zooms transtandards de forte amplitude font l'objet de compromis optiques. Leur qualité est souvent perfectible aux focales extrêmes, le problème étant avant tout d'en limiter le prix.

Il existe tout de même des zooms transtandards haut de gamme (et donc coûteux) comme le 35-350 mm de Canon ou dans une moindre mesure le 24-120 mm de Nikon. Les zooms transtandards lumineux : 28-70 mm f/2,8 et 24-70 mm f/2,8 sont eux aussi de meilleure qualité mais plus coûteux que les 28-200 mm, 28-300 mm et 24-135 mm des mêmes marques, mais leur amplitude reste limitée.

L'apparition d'appareils photo numériques à « petit capteur » (APS-C) a amené les fabricants à proposer des zooms transtandards adaptés. La focale standard de ces appareils étant d'environ 30 mm, les transtandards proposés sont des 18-50 mm, 18-70 mm, 18-105 mm, 18-200 mm et depuis l'automne 2006, 18-250 mm.

Là encore, le zooms transtandards lumineux sont de faible amplitude : 17-50 et 18-50 mm f/2,8 , 17-70 mm f/2,8-4,5 .

Chez Olympus qui utilise des capteurs encore plus petits (Four Thirds), les transtandards vont de 14-42 mm à 14-56 mm.

La différence d'aspect d'un même objet photographié avec un objectif grand angle selon qu'il soit au centre ou à la périphérie de l'image, serait gênante en cinéma pour des objets animés. Aussi, dans le domaine de la vidéo et du cinéma, les objectifs utilisés sont des télézooms. Leur focale commence à la focale standard et de fortes amplitudes de l'ordre de 12x sont fréquentes.

Les zooms grand angle

Ce sont des zooms pour lesquels la focale la plus longue reste inférieure ou égale à la focale standard.

Il s'agit de zooms dépassant très rarement l'amplitude 2 et l'offre des fabricants n'a évolué que très lentement.

Si le 25-50 mm Tokina du début des années 1980 était un zoom grand angle (plus proche d'un 25-45 mm au niveau des focales réelles), au début des années 1990, les 20-35 mm étaient ce qui se faisait de mieux pour la courte focale.

Au milieu des années 1990, Sigma a été le premier fabricant à proposer un zoom de focale inférieure avec un 18-35 mm.^{[réf. nécessaire]} Depuis, beaucoup de fabricants ont proposé des 17-35 mm, mais Sigma reste recordman du monde dans les courtes focales avec son 12-24 mm (couvrant tous deux le format 24 x 36 mm).

Pour les appareils photo numériques à « petit capteur », il existe quelques zooms grand angle : 11-18 mm Tamron, 10-20 mm Sigma, 10-22 mm Canon, et même 10-24 mm chez Nikon. En 2010, Sigma a sorti un zoom 8-16 mm, à la focale minimale record pour le format APS (« petit capteur »). Pour Olympus qui utilise des capteurs « 4:3 » plus petits, le zoom grand angle est un 7-14 mm (équivalent à un 14-28 mm dans le format 24 x 36).

Quel que soit le fabricant, ces zooms grand angle sont considérés comme du matériel haut de gamme et sont donc en général plus coûteux que les zooms transtandards.

Les télézooms

La focale la plus courte de ces zooms est supérieure ou égale à la focale standard.

Dans les années 1980, les télézooms de 80-200 mm ont été parmi les premiers commercialisés. Depuis, plusieurs fabricants proposent des télézooms de 70-300 mm f/4-5,6 (ou 75-300 mm), qui constituent souvent le deuxième zoom acheté par des photographes amateurs en complément d'un zoom transtandard d'amplitude 2,5 à 4.

Les gammes de focales couvertes par les télézooms sont variées et différentes d'un fabricant à l'autre. On trouve notamment :

• des télézooms lumineux mais de faible amplitude : 70-200 mm f/2,8 et 120-300 mm f/2,8
• de nombreux télézooms d'amplitude 3 : 100-300 mm, 135-400 mm, 170-500 mm, 200-600 mm
• quelques télézooms équipés d'un stabilisateur optique : 80-400 mm, 100-400 mm
• et des télézooms plus extrêmes : 50-500 mm, 300-800 mm.

Mais cette liste est loin d'être exhaustive.

Pour les appareils photo numériques à « petit capteur », l'offre en matière de télézooms jusqu'à l'été 2006 est restée limitée à des 55-200 mm (ou 40-150 mm chez Olympus) qui offrent les mêmes possibilités de cadrage que des 80-300 mm dans le format 24 x 36. De toute façon, concevoir des télézooms destinés à ne fonctionner que sur des appareils photo numériques à petit capteur, alors qu'on propose déjà une gamme de télézooms qui fonctionnent aussi en 24 x 36, n'a qu'un intérêt limité.

Zoom numérique

Certains appareils numériques permettent un « zoom numérique », qui simule un changement de la distance focale par des techniques de redimensionnement de l'image.

Construction mécanique d'un zoom

La plupart des zooms disposent de deux bagues de réglage rotatives. La bague à l'arrière de l'objectif permet de régler la focale. La bague située à l'avant permet de régler (ou de retoucher si on utilise l'autofocus) la distance de mise au point. Ces zooms sont qualifiés de zooms « 2 bagues ».

Il existe également des zooms monobagues. La rotation de la bague permet de régler ou retoucher la distance de mise au point, alors que pour modifier la focale, il faut faire coulisser la bague d'avant en arrière. La plupart du temps, en poussant la bague vers l'avant, on allongera la focale de l'objectif. Les zooms monobagues sont également appelés zooms « à pompe ». Il s'agit surtout de télézooms, même si dans les années 1980, le transtandard Vivitar 35-80 mm f/2,8 était un zoom à pompe.

Construction optique d'un zoom

Le zoom est techniquement un objectif comportant plusieurs groupes de lentilles, dont certaines sont mobiles : ce qui permet d'en faire varier la distance focale entre deux valeurs extrêmes.

Si l'on fait un parallèle avec les explications données dans cette encyclopédie au sujet de la construction optique des objectifs grand angle et des téléobjectifs, on peut déduire que si un bloc optique fortement convergent ou fortement divergent se déplace d'avant en arrière, de telle manière que dans une position extrême le bloc avant de l'objectif soit globalement divergent et le bloc arrière globalement convergent, alors que dans l'autre position extrême le bloc avant de l'objectif sera convergent et le bloc arrière divergent, on aura dans le premier cas un grand angle, et dans le deuxième un téléobjectif.

Dans la pratique, il faut aussi conserver la netteté de l'image lors de la variation de focale. De ce fait, plusieurs groupes de lentilles peuvent se déplacer de manière différente, lors d'un changement de focale.

L'objectif peut voir sa longueur totale évoluer lors de la variation de focale. Dans le cas des télézooms, l'objectif se rallonge en même temps que sa focale. Certains de ces télézooms disposent d'un bouton de verrouillage pour empêcher cet allongement lorsque l'objectif est transporté lentille frontale vers le bas.

Ce rallongement avec l'augmentation de la focale est la règle générale. Mais il existe des objectifs transtandards pour lesquels la lentille frontale s'avance à la fois en position grand angle et en position téléobjectif, la longueur minimale étant atteinte pour une focale intermédiaire. D'autres objectifs ne changent pas de dimensions lorsque la focale évolue, seules les lentilles internes bougent. Pour d'autres enfin, c'est en raccourcissant la focale que le bloc optique frontal avancera.

Les défauts optiques des zooms

Un zoom est au moins sujet aux mêmes défauts optiques que les focales fixes qu'il remplace.

Distorsion

La distorsion est un défaut que possèdent tous les zooms du fait des dissymétries au niveau de la disposition des lentilles.

Un zoom transtandard présente couramment une forte distorsion en barillet à sa plus courte focale. Cette distorsion diminue rapidement lorsqu'on augmente la focale de quelques millimètres, puis, après être passé par une focale sans distorsion, on obtient une distorsion en croissant qui, selon l'objectif peut rester modérée ou devenir nettement visible à la plus longue focale.

Un télézoom d'amplitude modérée (3x), peut lui aussi avoir une (légère) distorsion en barillet à sa plus courte focale, mais aura une distorsion en croissant aux focales supérieures. En général, la distorsion reste modérée sur un télézoom. Sur certains modèles elle est imperceptible dans la plupart des cas. Les télézooms de grande amplitude ont proportionnellement davantage de distorsion.

Un zoom grand angle présente une distorsion en barillet à sa plus courte focale. Cette distorsion diminue régulièrement avec l'augmentation de la focale, mais il peut encore subsister une légère distorsion (en barillet ou en croissant) à la focale la plus longue. En théorie, ce sont les zooms grand angle qui devraient présenter les distorsions les plus importantes. Dans la pratique, si le fabricant choisit de bien corriger ce défaut, notamment au moyen de lentilles asphériques, on peut atteindre des grands angles extrêmes avec une distorsion très modérée. Le 12-24 mm de Sigma n'a pas plus de distorsion que de bien plus banals 35-70 mm.

Vignettage

Le vignettage est surtout présent à pleine ouverture en position grand angle, que l'on utilise un zoom grand angle ou un zoom transtandard. En augmentant la focale d'un zoom, le vignettage devient plus modéré voire imperceptible. Les télézooms n'ont pratiquement pas de vignettage.

Les objectifs lumineux, qui ont une ouverture constante de f/2,8 ont moins de vignettage à la plus courte focale que des objectifs équivalents mais de luminosité plus modeste. Cela vient du fait que, pour garder une ouverture constante à toutes les focales, le diaphragme se ferme en position grand angle, réduisant ainsi le vignettage à la focale où il serait le plus important.

Avantages et inconvénients

Luminosité

Si l'on cherche des objectifs lumineux, une ouverture de f/1,8 peut être trouvée avec des focales fixes pour toutes les focales de 20 à 85 mm. Pour les 50 mm, l'ouverture de f/1,4 est courante. En comparaison, les zooms transtandards lumineux n'ouvrent qu'à f/2,8 et reçoivent donc 2,5 fois moins de lumière que les focales fixes équivalentes, ou même quatre fois moins qu'un objectif ouvrant à f/1,4.

Entre un téléobjectif de 200 mm (ouvrant facilement à f/4) et la focale 200 mm d'un zoom transtandard 28-200 ou 24-200, ou 18-200 pour un appareil numérique, dont la pleine ouverture est de f/6,3 il y a le même écart de luminosité. Et dans ce cas-là, il pourra rendre l'autofocus inopérant sur le zoom, alors qu'il n'y aura aucun problème avec la focale fixe. On peut toutefois choisir une possibilité intermédiaire en utilisant à 200 mm un 70-300 mm f/4-5,6 qui ne devrait pas faire patauger l'autofocus.

Encombrement

Un zoom transtandard lumineux dépasse les 10 cm de long et les 7 cm de diamètre. En proportion, une focale fixe de 20 à 85 mm prendra beaucoup moins de place et aura sur l'appareil un aspect plus discret. Mais si l'on doit acheter trois objectifs ou plus pour remplacer un zoom, le gain de place unitaire ne se retrouvera pas au niveau de l'encombrement final.

Un zoom transtandard d'amplitude 3 et de luminosité moyenne aura quant à lui l'encombrement de la focale la plus longue qu'il remplace. Et si l'on choisit un transtandard de forte amplitude, on aura certes un objectif plus encombrant, mais il pourra remplacer cinq ou six focales fixes.

Dans le domaine des télézooms, à la focale la plus courte, l'objectif reste assez long. Par exemple le 50-500 mm de Sigma mesure 22 cm à sa focale la plus courte et pèse 1,8 kg, soit autour de sept fois plus en longueur et en poids qu'un 50 mm de focale fixe. Mais là aussi, vu qu'il remplace plusieurs téléobjectifs dont un 500 mm, le choix du zoom est intéressant.

Prix d'achat

Le prix d'achat d'un instrument optique est lié non seulement aux difficultés de fabrication mais aussi au nombre d'exemplaires que le fabricant pense vendre. Une focale fixe moderne comporte 10 à 15 lentilles, alors qu'un zoom en aura 15 à 20. Finalement l'écart est faible.

Dans la pratique, les zooms étant à présent les objectifs qui se vendent le mieux, ils ne sont guère plus coûteux que des focales fixes. Et de plus en plus, les fabricants proposent une majorité de zooms dans leur gamme, les focales fixes étant réservées pour les utilisations spéciales (objectifs très lumineux, focales extrêmes, objectifs spéciaux).

Utilisation

Un zoom permet d'éviter de changer trop fréquemment d'objectif. C'est son principal avantage. Mais cela peut être aussi un inconvénient au niveau artistique. Un zoom permet d'obtenir rapidement le cadrage large ou serré que l'on souhaite depuis l'endroit où l'on est. Or, quelquefois, il peut être préférable de se déplacer par rapport au sujet pour le cadrer différemment. Sans empêcher ce comportement plus créatif, l'utilisation d'un zoom y incitera moins que la possession d'un nombre limité de focales fixes.

En conclusion

Pour les usages photographiques les plus courants, le zoom remplace avantageusement une série d'objectifs à focale fixe (manipulations, encombrement et prix d'achat de l'équipement complet). La plupart des objectifs montés sur les appareils photo sont aujourd'hui des zooms. Mais lorsque, pour un usage précis, souvent professionnel, on cherche la qualité optique ou la luminosité maximale, des objectifs de focale fixe permettront de faire encore mieux qu'avec un zoom.

Notes et références

• Principe de fonctionnement du variateur de champ afocal[1]

Voir aussi

• Objectif grand angle
• Objectif de longue focale
• Distorsion (optique)
• Vignetage

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