Filtre ND

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Démonstration de l'effet d'un filtre ND.

En photographie et en optique, un filtre à densité neutre ou filtre ND est un filtre qui absorbe de manière égale les rayonnements visibles quelle que soit la longueur d'onde. Le filtre, d'apparence grise, n'est pas coloré et ne modifie pas la teinte ou le rendu de couleur. Le but de ce type filtre est de permettre au photographe une plus grande marge de manœuvre quant au réglage de l'ouverture, du temps de pose, ou du flou cinétique dans différentes situations, notamment lors de changements de conditions d'éclairement lumineux.

Un filtre ND est caractérisé par son facteur de transmission (ou transmittance) \mathcal{T} ou par sa densité optique D.

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

Soit un cas d'application du filtre : lors d'une journée ensoleillée, un photographe souhaite prendre une cascade avec un temps de pose assez long pour créer volontairement un flou cinétique. Pour ce faire, il doit calibrer son temps de pose à une dizaine de secondes. Le problème étant qu'il capte trop de lumière durant ce laps de temps, même avec un ISO et une ouverture faibles (par exemple, f/32), et ce du fait que le temps de pose est trop long. La photo ressortira probablement surexposée, ou bien, s'il se trouve en mode de priorité d'ouverture, l'appareil sélectionnera automatiquement un temps de pose trop rapide pour créer l'effet souhaité. Dans cette situation, appliquer un filtre ND approprié revient à diminuer artificiellement l'ouverture, donc agrandir le temps de pose et avoir l'effet de flou cinétique.

Utilisations[modifier | modifier le code]

Comparaison de deux images démontrant l'intérêt d'un filtre ND sur un paysage. La première a été prise avec un polariseur uniquement et la seconde avec un filtre ND 1000x (ND 3.0), ce qui lui permet une exposition et un lissage plus grands.

L'emploi d'un filtre ND permet au photographe d'utiliser une ouverture plus large (nombre f/xx plus petit) pour une même exposition, ce qui la place en deçà de la limite de diffraction ; limite qui varie selon la taille du capteur photographique (qu'il soit film ou numérique), et qui, pour la majorité d'appareils photographiques, se trouve entre f/8 et f/11. Une taille plus faible de capteur entraîne une ouverture nécessairement plus grande, et vice-versa. Les filtres ND peuvent aussi être utilisés pour réduire la profondeur de champ d'une image (du fait que l'ouverture soit plus grande), ce qui n'aurait pas pu être possible autrement, à cause du temps de pose maximum.

Au lieu de réduire l'ouverture à sa valeur la plus faible pour diminuer l'intensité lumineuse, le photographe peut ajouter un filtre ND pour la diminuer autrement, et régler le temps d'exposition selon son besoin (par exemple, un flou cinétique sur un cours d'eau), ce qui lui permet de régler son ouverture comme il le souhaite (pour un maximum de netteté, une ouverture faible, pour une grande profondeur de champ --le sujet dans la focale et l'arrière plan hors de la focale--, une ouverture large).

Avec un appareil photo numérique, le photographe peut voir directement le rendu, et sélectionner un filtre ND pour photographier une prise de vue : il règle au préalable l'ouverture souhaitée pour un rendu maximal de netteté ou de profondeur de champ. Le temps de pose est réglé de manière à avoir le meilleur flou de l'objet en mouvement. Pour ce faire, l'appareil doit-être réglé en mode manuel. L'exposition globale étant ajustable avec le temps de pose ou l'ouverture, en notant l'ouverture nécessaire pour que l'exposition soit adéquate, le photographe connait le calibre du filtre ND à utiliser, qui correspond à la différence de paramètre d'ouverture entre les deux réglages.

Les filtres de densité neutre sont souvent utilisés pour créer des effets de flous cinétiques avec des temps d'exposition allongés.

On peut citer comme différentes applications :

  • La photographie d'eau en mouvement avec un effet de flou cinétique (ex. cascades, rivières, océans) ;
  • Le diminution de la profondeur de champ dans une scène très lumineuse ;
  • Avec l'utilisation d'un flash avec un obturateur à plan focal, le temps d'exposition est limité à 1/250e de seconde, au mieux, durant lequel le film ou la CCD sont exposés à la lumière instantanément. Sans l'aide d'un tel filtre, il faudrait avoir un réglage de f8 au moins ;
  • Utiliser une ouverture plus large pour rester au-delà de la limite de diffraction ;
  • Réduire la visibilité des objets mouvants (photographies de villes par exemple) ;
  • Ajouter un effet de flou cinétique à un sujet ;
  • Plus généralement, créer des photographies longue pose.

Les filtres de densité neutre sont utilisés pour contrôler l'exposition des lentilles photographiques catadioptriques, utilisées depuis l'abandon des diaphragmes à iris, dont l'utilisation augmentait le ratio de l'obstruction centrale, ce qui menait à de mauvaises performances.

Les filtres ND ont beaucoup d'applications dans le domaine des lasers de haute précision, car la puissance d'un laser ne peut pas être ajustée sans modifier d'autres propriétés intrinsèques (par exemple, la collimation d'un faisceau). De plus, le plupart des lasers possèdent un seuil de puissance à partir duquel ils peuvent opérer. Pour parvenir à l'atténuation de lumière désirée, un ou plusieurs filtres ND peuvent-être placés à travers du faisceau.

Les vues de télescopes larges peuvent rendre la Lune et les planètes trop brillantes, ou leur faire perdre de leur contraste. Un filtre ND peut augmenter ce dernier et diminuer la luminosité, ce qui rend les astres plus faciles à observer.

En cas d'utilisation de plusieurs filtres ND, il faut multiplier les valeurs NDx. Par exemple, un filtre ND4 monté sur un filtre ND8 est équivalent à un filtre ND32[1],[2].

Variétés[modifier | modifier le code]

Un Filtre ND gradué est similaire à un filtre ND à la différence près que l'intensité (la densité optique, NdT) varie selon la surface du filtre. Cela peut notamment être utile lorsqu'une région de l'image seulement est trop claire, mais pas le reste. C'est le cas des couchers de Soleil par exemple.

La zone de transition, ou saut, est disponible sous différentes variations : douce, dure ou atténuée. La plus utilisée est le saut doux, qui permet une variation douce entre la zone filtrée et la zone normale. Les sauts durs rendent une transition nette, et la transition atténuée progressivement sur ​​la majeure partie du filtre, la transition est donc à peine perceptible.

Il existe un autre type de filtre ND en roue[3]. Il est formé de deux disques de verres perforés dont la densité de produit appliqué augmente autour de la perforation, sur la face de chaque disque. Lorsque les disques tournent tête-bêche en face l'un de l'autre, la transmission effective peut varier de 0 % à 100 %. Ils sont utilisés dans les télescopes catadioptriques (voir plus haut), ainsi que dans tout système qui nécessite de fonctionner avec une ouverture de 100 % (le plus souvent en raison de la nécessité pour ce système de travailler avec une résolution spatiale maximale).

En pratique, les filtres ND ne sont évidemment pas parfaits, car ils ne diminuent pas également l'intensité de chaque longueur d'onde. De ce fait, ils peuvent occasionner des teintes plus accentuées sur certaines images, et le phénomène est pire avec des filtres bon marché. Plus gênant encore, la plupart des filtres ND ne sont pas conçus pour couvrir une plage de fréquences plus grande que le spectre visible, et donc ne bloquent pas les rayons infrarouges et ultraviolets. Cela peut être dangereux si les filtres ND sont utilisés pour observer des sources de radiation (comme le Soleil, ou le phénomène de rayonnement du corps noir), qui émettent une grande quantité de radiations non-visibles : l'œil peut en être endommagé, même si la source ne semble pas brillante derrière le filtre. Des filtres spéciaux doivent alors être utilisés pour une vue en sécurité.

Une alternative moins chère aux filtres ND est un filtre artisanal avec un morceau de verre de soudeur[4], ce qui agit comme un réducteur d'ouverture de 10.

Types de filtres ND[modifier | modifier le code]

En photographie, les filtres ND sont classés selon leur densité optique, ou de manière équivalente, leur réduction de nombre d'ouverture. En microscopie, la 'transmittance' est parfois utilisée.

Notation ND1number
Notation ND.chiffre
Notation NDchiffre
Zone d'ouverture de la lentille, comme fraction de la lentille entière
Densité optique
Réduction du nombre d'ouverture ou stops
Transmittance (%)
1 0,0 100 %
ND 101
ND 0.3
ND2
1/2 0,3 1 50 %
ND 102
ND 0.6
ND4
1/4 0,6 2 25 %
ND 103
ND 0.9
ND8
1/8 0,9 3 12,5 %
ND 104
ND 1.2
ND16
1/16 1,2 4 6,25 %
ND 105
ND 1.5
ND32
1/32 1,5 5 3,125 %
ND 106
ND 1.8
ND64
1/64 1,8 6 1,563 %
ND 107
ND 2.1
ND128
1/128 2,1 7 0,781 %
ND 108
ND 2.4
ND256
1/256 2,4 8 0,391 %
ND400
1/400 8 2/3 0,25 %
ND 109
ND 2.7
ND512
1/512 2,7 9 0,195 %
ND 110
ND 3.0
ND1024 (également appelé ND1000)
1/1024 3,0 10 0,098 %
ND 111
ND 3.3
ND2048
1/2048 3,3 11 0,049 %
ND 112
ND 3.6
ND4096
1/4096 3,6 12 0,024 %
ND 113
ND 3.9
ND8192
1/8192 3,9 13 0,012 %

Liens externes[modifier | modifier le code]

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Références[modifier | modifier le code]