Zoom

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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, le Pan Cinor à compensation optique de Roger Cuvillier et le Zoom à 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 ». À la différence du vrai travelling (par déplacement de la caméra), il modifie la distance apparente des objets, mais pas le rendu de la perspective. En effet, contrairement à une opinion très répandue, la perspective ne dépend que du point de vue et non de la focale utilisée[2].

Étymologie[modifier | modifier le code]

  • Le verbe « to zoom » apparaît en anglais à la fin du XIXe 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[3].

Désignation des caractéristiques d'un zoom[modifier | modifier le code]

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 rapport, « 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

Les différentes catégories de zooms[modifier | modifier le code]

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)[modifier | modifier le code]

Canon 24-70 mm f/2.8.

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 et 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 et 18-135 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.

Chez Olympus qui utilise des capteurs encore plus petits (Four Thirds), les transtandards vont de 14-42 mm à 12-60 mm ou 14-35 mm f/2 pour le plus lumineux.

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 superzooms[modifier | modifier le code]

Zoom Nikon DX 18-300 mm pour boîtier à capteur APS-C.

Les superzooms sont des zooms transtandards à forte amplitude, typiquement de 10x ou plus. En format 24 x 36, Canon et Nikon proposent un 28-300 mm. Il est difficile d'aller au-delà sans que le poids et l'encombrement ne deviennent un obstacle.

Les appareils à capteur de taille réduite, APS-C et format 4/3, ont aussi permis la réalisation de zooms à très fort rapport comme les 18-200 mm (rapport 11,1) et jusqu'à 18-300 mm (rapport 16,7) chez Nikon. Ces zooms permettent de couvrir l'essentiel des besoins tout en restant d'un poids et d'un encombrement raisonnables. Leur luminosité relativement faible est bien compensée par l'adjonction d'un système de stabilisation, au moins pour les usages courants. Les modèles haut de gamme, proposés par Canon et Nikon, sont relativement onéreux mais aussi un peu plus lumineux que les modèles courants : l'ouverture à la focale maximale est de 5,6 au lieu de 6,3.

Pour le format Micro 4/3, Panasonic propose un 4-5,8/14-140 mm et Olympus un 4-5,6/14-150 mm, tous deux dotés d'un autofocus silencieux adapté à la vidéo.

Les zooms grand angle[modifier | modifier le code]

Nikkor AF-S DX 12-24 mm f/4G, premier zoom grand angle pour APS-C
Canon 16-35 f/2.8
Zoom grand angle Sigma 8-16 mm

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 capteur APS-C, Nikon a été le premier à présenter un zoom grand angle en 2003 avec le Nikkor AF-S DX 12-24 mm f/4G. Il existe désormais des zooms grand angle chez la plupart des marques : 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, complexe et à diffusion relativement restreinte. Ils sont donc en général plus coûteux que les zooms transtandards.

Les télézooms[modifier | modifier le code]

Canon 100-400mm f/4.5-5.6.

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 qui offrent les mêmes possibilités de cadrage que des 80-300 mm dans le format 24 x 36, sauf chez Olympus qui proposait des 40-150 mm, 50-200 mm et 90-250 mm (complétés plus tard par un 70-300 mm). De toute façon, concevoir des télézooms destinés à ne fonctionner que sur des appareils photo numériques à petit capteur, n'a qu'un intérêt limité, quand la marque propose déjà une gamme de télézooms qui fonctionnent aussi en 24 x 36.

Zoom numérique[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Redimensionnement.

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[modifier | modifier le code]

Nikon D7000 avec zoom 18-105 mm comportant, à l'avant, une large bague pour les focales et, à l'arrière, une petite bague pour la mise au point manuelle.

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 ». C'était du moins le cas du temps de la mise au point manuelle. Avec l'autofocus, la bague de réglage de la focale est généralement passée à l'avant et la bague de mise au point, généralement à l'arrière, à fortement rétréci car son utilisation est devenue occasionnelle. Dans la pratique seule la bague des focales est vraiment utilisée par le plus grand nombre.

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. Ce type de zoom, très pratique dans un système à mise au point manuelle, à disparu car les zooms sont aujourd'hui autofocus (comme toutes les optiques récentes) et ce mode de construction est incompatible avec cette fonction.

Construction optique d'un zoom[modifier | modifier le code]

Principe du 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 suivant des règles complexes, 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 grand public, l'objectif s'allonge 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[modifier | modifier le code]

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

Distorsion[modifier | modifier le code]

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 coussinet en général plus modérée, mais sur une plus longue plage focales.

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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Luminosité[modifier | modifier le code]

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. Ces problèmes sont toutefois rares avec les systèmes autofocus récents beaucoup plus sensibles et performants.

Pour de nombreux usages, la luminosité relativement faible des zooms est efficacement compensée par la généralisation de la stabilisation. Ainsi les zooms standards fournis en kit par Canon et Nikon sur la plupart de leurs reflex grand public sont stabilisés et une stabilisation du capteur est intégrée par des constructeurs comme Olympus, Pentax et Sony. Pour des sujets statiques ou peu mobiles, les résultats peuvent se révéler supérieurs à ceux d'une coûteuse optique lumineuse, souvent dépourvue de stabilisation, puisque le gain peut atteindre 4 IL[4].

Encombrement[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

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). Il faut toutefois faire la différence entre les zooms grand public d'ouverture moyenne, et généralement variable avec la focale choisie, des zooms haut de gamme offrant une bonne ouverture (généralement 2,8) constante avec la focale. Ces derniers modèles peuvent atteindre des prix conséquents limitant leur diffusion aux professionnels et aux amateurs exigeants et fortunés.

Utilisation[modifier | modifier le code]

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. Cet argument classique peut néanmoins être retourné : la perspective ne dépendant que du point de vue[5], l'utilisation d'un zoom, après le choix du meilleur point de vue, permettra d'obtenir un cadrage idéal, rarement possible avec une focale fixe.

En conclusion[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

  1. Voir musée Nièpce, exposition Focales variables : 2002.
  2. Tom Ang, Toute la photo, Dunod,‎ 2012 (ISBN 2-7429-2106-0), p. 30
  3. Sources : TLFi
  4. (en) « Stabilisation d'image » (consulté le 17 mai 2013)
  5. Toute la Photographie, Larousse,‎ 1972, p. 118

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Liens externes[modifier | modifier le code]