Comment calculer le grandissement macro avec des tubes-allonges et des capteurs recadrés

Le grandissement, aussi appelé rapport de reproduction, compare la taille physique de l’image sur le capteur à la taille réelle du sujet. À 1:1, soit 1×, un sujet de 10 mm forme une image de 10 mm sur le capteur. À 1:2, soit 0,5×, son image mesure 5 mm. Nikon décrit la reproduction à taille réelle en ces termes, au niveau du capteur. Nikon : Expérimenter la macrophotographie à la maison.

Le calcul de référence est m = taille de l’image sur le capteur ÷ taille réelle du sujet. L’agrandissement à l’écran est une grandeur distincte : zoomer sur une photo sur un moniteur en modifie la taille affichée sans changer le rapport de reproduction au moment de la prise de vue.

Cette distinction compte lorsqu’on compare des appareils photo. Une image du sujet de 10 mm de large occupe une plus grande proportion d’un capteur plus petit, même si sa taille physique reste de 10 mm. Cela découle directement de la définition du rapport de reproduction.

Un tube-allonge est une entretoise creuse placée entre l’appareil photo et l’objectif. En éloignant l’objectif du capteur, il permet une mise au point plus rapprochée et augmente le grandissement. Les tubes ne contiennent aucun élément optique supplémentaire et les tubes compatibles peuvent être empilés ; additionnez leurs longueurs d’allonge indiquées pour calculer le total. Cambridge in Colour : Tubes-allonges macro et bonnettes d’approche.

Utilisez m ≈ m₀ + E/f, où :

• m est le grandissement estimé avec le tube.
• m₀ est le grandissement de l’objectif sans tube au réglage de mise au point choisi.
• E est l’allonge ajoutée, en millimètres.
• f est la focale de l’objectif à ce réglage de mise au point, en millimètres.

Claff déduit cette relation de la distance image et de la focale de l’objectif. Comment les tubes-allonges affectent le grandissement.

Pour un objectif de 50 mm, donné à titre d’exemple, avec un grandissement maximal natif de 0,20×, l’ajout de 20 mm d’allonge donne m ≈ 0,20 + 20/50 = 0,60×. Cette estimation correspond à l’objectif réglé sur sa distance minimale de mise au point, en supposant que sa focale reste d’environ 50 mm.

Si vous réglez plutôt l’objectif sur l’infini, son grandissement natif tend vers zéro ; l’estimation simplifiée devient alors m ≈ E/f. Le même tube de 20 mm sur cet objectif de 50 mm donnerait donc environ 0,40×. La position de la bague de mise au point fait donc partie du calcul ; la longueur du tube ne suffit pas à déterminer le résultat.

Utilisez la focale réelle de l’objectif dans cette formule. Pour un objectif marqué 50 mm, ne remplacez pas cette valeur par son équivalent en focale après recadrage.

Nikon explique qu’un capteur plus petit enregistre une portion centrale plus étroite de l’image projetée par l’objectif sans modifier physiquement ses caractéristiques optiques. Par conséquent, changer de taille de capteur tout en conservant la même configuration optique ne change pas le rapport de reproduction. Nikon : Qu’est-ce que le facteur de recadrage et comment le calculer ?.

Pour calculer la largeur du sujet qui tient dans le cadre, réorganisez la définition du rapport de reproduction : largeur du champ cadré = largeur active du capteur ÷ grandissement. Utilisez la largeur du capteur indiquée par le fabricant et la zone d’image réellement enregistrée. La comparaison suivante utilise des capteurs hypothétiques de 36 mm et 24 mm de large :

Grandissement optique	Largeur du champ sur un capteur de 36 mm de large	Largeur du champ sur un capteur de 24 mm de large
0,50×	72 mm	48 mm
0,60×	60 mm	40 mm
1,00×	36 mm	24 mm

À 0,60×, un objet de 20 mm de large projette une image de 12 mm de large. Il occupe un tiers de la largeur du capteur de 36 mm et la moitié de celle du capteur de 24 mm. Le capteur plus petit produit un cadrage plus serré au même grandissement optique.

Pour comparer le cadrage horizontal, calculez grandissement équivalent plein format = m × 36/largeur du capteur. Ainsi, 0,60× sur le capteur hypothétique de 24 mm de large offre la même couverture horizontale du sujet que 0,90× sur un capteur de 36 mm de large. Indiquez qu’il s’agit d’un équivalent de cadrage ; le grandissement optique reste de 0,60×.

Utiliser directement la largeur du capteur évite aussi toute ambiguïté lors de la comparaison de formats aux rapports d’aspect différents. Calculez séparément la couverture verticale avec hauteur du capteur ÷ m si la hauteur du sujet risque de déterminer s’il tient dans le cadre.

Commencez par définir la composition souhaitée. Soit W la largeur réelle du sujet, S la largeur du capteur et p la proportion de la largeur du cadre que vous souhaitez que le sujet occupe. Toutes les dimensions physiques doivent être exprimées dans les mêmes unités.

D’après la définition du rapport de reproduction, la largeur requise de l’image sur le capteur est p × S ; le grandissement cible = p × S/W. En réorganisant l’estimation de l’allonge, on obtient allonge nécessaire ≈ f × (grandissement cible − m₀).

Supposons que vous vouliez qu’un objet décoratif de 30 mm de large occupe 80 % du cadre d’un capteur hypothétique de 24 mm de large. Vous disposez de l’objectif de 50 mm donné à titre d’exemple, avec un grandissement maximal natif de 0,20× :

1. Grandissement cible = 0,80 × 24/30 = 0,64×.
2. Allonge nécessaire ≈ 50 × (0,64 − 0,20) = 22 mm.
3. Largeur du champ prévue = 24/0,64 = 37,5 mm.
4. Part occupée par le sujet = 30/37,5 = 80 %.

Une longueur d’allonge disponible proche de cette valeur fournit un bon point de départ. Avec les mêmes hypothèses, ces calculs montrent pourquoi monter tous les tubes que vous possédez peut produire un cadrage inutilement serré :

Allonge ajoutée	Grandissement estimé	Largeur du champ sur le capteur hypothétique de 24 mm	Le sujet de 30 mm tient-il dans le cadre horizontalement ?
0 mm	0,20×	120 mm	Oui, avec beaucoup d’espace autour
12 mm	0,44×	54,5 mm	Oui
20 mm	0,60×	40 mm	Oui, il occupe 75 % de la largeur
36 mm	0,92×	26,1 mm	Non, avec ce réglage de mise au point

Si le calcul donne une allonge nulle ou négative, la composition souhaitée ne nécessite pas de grandissement supplémentaire avec le réglage natif choisi. Essayez l’objectif sans tube et ajustez la mise au point et la position de l’appareil photo. Si vous changez de mise au point, refaites le calcul ou mesurez le nouveau rapport obtenu.

La principale limite vient du fait de traiter la focale inscrite sur l’objectif comme si elle restait inchangée quelle que soit la distance de mise au point. Dans son analyse originale, Claff remarque que la focale diminue souvent lors d’une mise au point rapprochée et montre comment l’utilisation de la focale à courte distance de mise au point modifie le gain d’allonge prévu. Comment les tubes-allonges affectent le grandissement.

Considérez les calculs basés sur la focale indiquée comme des estimations de préparation. Si le fabricant fournit un tableau de grandissement pour la combinaison exacte de votre objectif et de votre tube, utilisez ces données pour affiner la prévision.

Les instructions du Canon EF50mm f/1.8 STM donnent un exemple concret utile. Elles indiquent un grandissement maximal natif de 0,21×, un grandissement de 0,24–0,45× avec l’EF12 II et de 0,53–0,74× avec l’EF25 II. Il s’agit de plages couvrant différents réglages de mise au point. Instructions du Canon EF50mm f/1.8 STM, caractéristiques des tubes-allonges.

Avec la focale indiquée de 50 mm, le grandissement maximal prévu avec 25 mm d’allonge est de 0,21 + 25/50 = 0,71×, contre 0,74× indiqué par Canon. Cette comparaison montre pourquoi une formule approximative ne doit pas remplacer une caractéristique documentée.

Le grandissement n’indique pas non plus l’espace disponible entre le sujet et l’avant de l’objectif. Évaluez ce point séparément lorsque vous préparez la composition et l’éclairage. Les tubes-allonges réduisent la plage de distances auxquelles l’objectif peut effectuer la mise au point, notamment en empêchant la mise au point à distance. Cambridge in Colour : Points à prendre en compte pour les tubes-allonges.

Une photo d’une règle permet de vérifier le résultat sans connaître la focale de l’objectif à courte distance de mise au point. La méthode ci-dessous découle de la définition du rapport de reproduction : si une largeur connue du sujet couvre toute la largeur active du capteur, le grandissement correspond au rapport de ces deux valeurs.

1. Trouvez la largeur physique du capteur de votre appareil dans ses caractéristiques officielles. Utilisez la largeur active si vous enregistrez une zone d’image recadrée.
2. Montez le tube et l’objectif choisis, sélectionnez une focale et réglez la mise au point que vous voulez tester.
3. Placez une règle graduée en millimètres parallèlement au plan du capteur, avec l’échelle orientée horizontalement au centre du cadre.
4. Déplacez l’appareil photo ou la règle jusqu’à ce que l’échelle soit nette. Ne changez pas le réglage de mise au point pendant cette opération.
5. Capturez le cadre entier et lisez la distance sur la règle entre les bords gauche et droit de l’image. Évitez d’utiliser ensuite une version recadrée ou corrigée en perspective.
6. Calculez le grandissement mesuré = largeur active du capteur ÷ largeur de la règle dans le cadre.

Par exemple, si un capteur hypothétique de 24 mm de large enregistre exactement 30 mm de règle dans le cadre, m = 24/30 = 0,80×. Il s’agit du rapport de reproduction optique mesuré. Son équivalent de cadrage horizontal plein format est 0,80 × 36/24 = 1,20×.

Maintenez la règle parallèlement au capteur et lisez soigneusement les graduations entières en millimètres. Une échelle inclinée ou un recadrage modifié de l’image entraîne une erreur de mesure. Notez la longueur du tube, la focale, le réglage de mise au point, la largeur de règle dans le cadre et le rapport calculé afin de pouvoir reproduire la configuration.

Utilisez la formule de l’allonge pour choisir une configuration de départ, les dimensions du capteur pour prévoir la composition et la photo de la règle pour établir le rapport réel. Lorsque le champ mesuré englobe votre sujet et l’espace autour que vous souhaitez, remplacez la règle par le sujet et conservez ces réglages optiques pour la photo.

• In Focus : Expérimenter la macrophotographie à la maison — Nikon
• Tubes-allonges macro et bonnettes d’approche — Cambridge in Colour
• Comment les tubes-allonges affectent le grandissement — Bill Claff, Photons to Photos
• Qu’est-ce que le facteur de recadrage et comment le calculer ? Explications sur DX et FX — Nikon
• Instructions du EF50mm f/1.8 STM — Canon