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l'auteur

 

Christophe Metairie



 

14, chemin d’arancette
64100 Bayonne
0622594660

 ancien ingénieur du son
pour la télévision
formation audiovisuelle à
l'EFET (Paris 12e)

pratique la photographie depuis 25 ans

domaine de prédilection
photographie de paysages

 calibration des systèmes
 de prise de vue et d’impression
www.cmp-color.fr
christophe.metairie
@numericable.fr

 

 

Adaptation de l'article original
de Christophe Metairie
publié sur le site
 http://www.cmp-color.fr en
http://www.cmp-color.fr/Pentax_645D_tilt_shift.html

 

 

Fabrication d'un système à décentrement
et bascule pour le Pentax 645D

par Christophe Métairie

 

Problématique

Si on veut tirer parti de toutes la qualité d'image qu'on peut enregistrer avec les nouveaux capteurs numériques, on est amené à n'accepter qu'un cercle de confusion, et donc une profondeur de champ réduite par rapport à celle qu'on acceptait avec l'argentique. Par ailleurs, en moyen format numérique, la taille du capteur étant plus grande qu'en petit format, les focales utilisées sont proportionnellement plus importantes, ce qui limite d'autant la profondeur de champ. Dans le cas d'un paysage à l'infini avec un premier plan à 1,5 mètre capturé avec une focale de 55mm (équivalent 43mm en 24x36), il est quasiment impossible d'obtenir une zone de netteté suffisamment importante pour couvrir l'ensemble de l'image, d'autant que la diffraction limite l'ouverture à f/11 si on veut obtenir un piqué optimum.

Dans un tel cas, la seule solution est d'utiliser un mouvement de bascule de l'objectif afin d'orienter la profondeur de champ en vue d'obtenir un premier plan et l'infini parfaitement nets, ceci indépendamment de l'ouverture du diaphragme. Ce type de mouvement est couramment employé sur les chambres grand format depuis les débuts de la photographie.

Un problème cependant : sur le Pentax 645D il n'existe pas d'objectif à bascule / décentrement et les possibilités offertes par les fabricants tiers sont assez onéreuses et semblent d'utilisation assez peu pratique (voir chez ZOERK et chez NOVOFLEX). J'ai donc choisi de réaliser mon propre système à bascule et décentrement, en utilisant des composants trouvés d'occasion sur ebay (principalement) : un corps avant de chambre 4x5 comportant les mouvements de bascule et décentrement, des éléments de mise au point micrométrique utilisés dans l'industrie optique, la réalisation personnelle d'un soufflet en tissu permettant la liaison du boîtier/corps avant et la réalisation personnelle de pièces en fibre de carbone pour les pièces de liaison (notamment la base de la réalisation).

 


réalisation personnelle d'un système à décentrement et bascule pour le boîtier moyen format Pentax 645D basée sur un corps avant de chambre 4x5 Linhof color des années 60

 

Le Pentax 645D est un réflex, il présente donc un miroir mobile et un obturateur entre le capteur et la monture objectif : ces éléments nécessitent un minimum de place, augmentant le "tirage mécanique", c'est à dire la distance entre le capteur et l'orifice de la monture de l'objectif. Sur le 645D, le tirage mécanique est de 70,87mm, ce qui impose l'utilisation de focales compatibles offrant un tirage optique minimum au moins supérieur à cette distance lors d'une mise au point à l'infini (pour les distances de mise au point plus proches le tirage optique augmente et n'est plus un problème). Dans notre cas, un Schneider APO DIGITAR 90mm 4.5 est la focale la plus courte que nous pourrons utiliser. Cet objectif présente un tirage optique de 85mm pour une mise au point à l'infini. L'utilisation d'une planchette rentrante de 15mm (l'objectif est monté sur une planchette qui se fixe sur le corps avant) permet de libérer un peu plus d'espace entre le corps avant et le boîtier afin de faciliter les mouvements du soufflet lors d'une extension minimale.


Tirage optique et tirage mécanique sur le Pentax 645D
muni du système réalisé

La réalisation : choix et assemblage des éléments

 

Le corps avant choisi est un élément d'une chambre Linhof Color 4x5 des années 60-70.


Corps avant Linhof Color 4x5 occasion sur ebay provenant d'Angleterre.
Le remplacement des autocollants latéraux en plastique beige par de la fibre de carbone donne un aspect très actuel à cette pièce.

Pour ceux qui ne connaîtraient par la marque, Linhof est une marque allemande réputée pour la qualité de sa production et elle ne semble pas usurpée : même après plus de 40 ans de service, ce corps avant est parfaitement opérationnel et ne présente aucun jeu de fonctionnement. Il est doté des décentrements horizontal et vertical (micrométrique pour ce dernier) et des bascules axiales horizontale et verticale. En bref toutes les combinaisons de mouvements sont possibles.

Contrairement aux optiques conçues pour les reflex, l'optiques utilisée sur de mon montage est une optique de chambres prévue pour les capteurs numériques qui ne comportent pas de rampe hélicoïdale de mise au point ; cette dernière se fait en faisant varier la distance entre le boîtier et l'optique. Pour des raisons pratiques, j'ai choisi d'avoir deux éléments de mise au point : un premier sous le boîtier et un second sous le corps avant ; une mise au point effectuée en bougeant uniquement le boîtier permet en effet de ne pas changer le point de vue. Cette configuration est assez utile lors d'une prise de vue en macro par exemple : l'objectif ne bougeant pas lors de la mise au point, les réglages s'en trouvent facilités.

J'ai trouvé 2 éléments micrométriques de déplacement longitudinal (c'est le nom exact) utilisés dans l'industrie optique. Ces 2 éléments sont taillés dans la masse et le montage sur queue d'aronde ainsi que la qualité de fabrication permettent un déplacement en douceur et sans aucun jeu. Ils présentent chacun 40mm de course, ce qui donne au final 80mm de course de mise au point.

La base du système a été réalisée en fibre de carbone, à base d'un assemblage de plaques de 5mm de fabrication industrielle issues de l'industrie aéronautique ;


Chutes de plaques de fibre de carbone issues de l'aéronautique, occasion sur ebay, provenance France. Les plaques sont assemblées pour constituer la base du système (en bas sur la photo)

 

2 couches de tissu de fibre de carbone de 300grs/m² ont été ajoutées sur les faces supérieures et inférieures pour la finition et donner un aspect plus agréable que celle des plaques brutes. D'une épaisseur finale de 12mm, cette base est d'une rigidité à toute épreuve !


Gros plan sur la base du système : 12mm d'épaisseur,
carbone de qualité aéronautique: légèreté et rigidité absolue !

La fixation des éléments de mise au point sur la base se fait par le dessous avec 8 vis ; le perçage de la base doit être précis mais avec un peu de patience et de minutie est parfaitement réalisable avec une perceuse colonne. J'ai choisi de positionner les molettes de mise au point sur le côté gauche : le Pentax 645D ayant une poignée à main droite avec tous les boutons et molettes de réglage des paramètres de prise de vue, la main gauche est libre pour les opérations de mise au point.


Les éléments de mise au point ont été montés sur la base en fibre de carbone. A gauche : coté optique, à droite : coté boîtier

Le boîtier est fixé sur l'élément de mise au point par le biais d'une fixation rapide type "ARCA" (flèche 1) et d'une plaquette de 100mm (flèche 2) permettant un montage en avant ou en arrière de plus ou moins 5 cm, ce qui permet d'allonger ou de réduire le tirage optique en fonction des besoins de prise de vue.


 

Le soufflet a été réalisé en tissu occultant noir en coton doublé et cousu à l'envers. La monture métallique qui se monte sur le boîtier (flèche 1 du schéma ci-dessous) a été récupérée sur un vieux soufflet macro et la plaque de fixation sur le corps avant a été réalisée en fibre de carbone (flèche 2).

Mine de rien ce soufflet a demandé beaucoup de travail et j'ai dû faire de multiples essais avant de trouver la forme idéale (souflet carré, rond...) et la bonne taille. La problématique était la suivante : il fallait que le soufflet ait un minimum d'épaisseur en position repliée pour ne pas gêner les mouvements ni la mise au point avec les focales les plus courtes (dans notre cas le 90mm Schneider Apo Digitar) tout en présentant un allongement maximum (dans notre cas 140mm) de sorte de permettre des prises de vues rapprochées.

Le tirage maximum du système est constitué finalement de l'addition des 120mm de tirage du soufflet (2 cm en moins que l'allongement maximum pour éviter de forcer sur les coutures) et des 70mm de tirage mécanique de la monture du boîtier, soit au total190mm de tirage optique. Le rapport 1:1 est donc possible avec un 90mm,qui nécessite 180mm de tirage en macro au rapport 1:1.

L'optique utilisée pour ce montage est un Schneider APO DIGITAR 90mm 4.5. J'ai trouvé deux éléments optiques sans obturateur pour un tarif très raisonnable. Comme le Pentax 645D comporte son propre obturateur, l'obturateur Copal 0 monté d'origine sur cette optique aurait été inutile.


Les éléments optiques du Schneider APO DIGITAR 90mm f/4.5
provenance : ebay Chine

Cette optique est spécialement développée pour les capteurs moyens formats numériques, son cercle d'image maximal est de 92mm, ce qui laisse une bonne marge de manœuvre pour les mouvements de décentrement et bascule (le capteur du 645D est inscrit dans un cercle de 54mm). Le tirage optique à l'infini est de 85mm et cette optique semble donc parfaitement utilisable sur mon système.

Les éléments optiques trouvés sur ebay ont été envoyés chez Schneider Optics pour un montage et alignement sur un diaphragme. L'opération a nécessité un bon mois d'attente, mais finalement l'objectif est revenu d'Allemagne !


L'optique montée sur un diaphragme simple (sans obturateur)

Il fallait un passage en usine car un alignement est nécessaire afin d'assurer le bon espacement entre les 2 blocs optiques. Sur mon exemplaire, une bague en laiton très fine - environ 0,2 millimètre - a été ajoutée entre les 2 blocs optiques pour mettre le montage aux normes. Une information donnée par les techniciens de chez Schneider : en numérique les tolérances de montage sont tellement fines que si vous possédez une optique montée d'origine sur un obturateur copal 0 et que vous montez les deux éléments optiques sur un autre obturateur copal 0, il faut obligatoirement passer par la phase d'alignement chez Schneider pour s'assurer du bon espacement mécanique entre les deux blocs optiques, la tolérance de fabrication des copal 0 étant trop large pour que ces obturateurs soient interchangeables en l'état. Sans l'étape d'alignement la perte de définition peut aller jusqu'à la moitié de la définition de l'optique.


la bague en lation ajoutée lors de la phase d'alignement
chez Schneider (0,2mm)

 

Afin de pouvoir utiliser des mouvements de bascule et de décentrement, l'objectif doit projeter sur le capteur une image plus grande que le capteur lui-même. La valeur du cercle d'image est clairement indiquée dans les caractéristiques de l'optique et détermine la taille maximale des capteurs compatibles avec l'optique ainsi que l'amplitude maximale des mouvements.

L'objectif Schneider APO DIGITAR 90mm f/4.5 a été spécialement développé pour les capteurs moyens formats numériques : son cercle d'image maximal est de 92mm à f/8, ce qui laisse une bonne marge de manœuvre pour les mouvements : le capteur  33x43mm du 645D s' inscrit en effet dans un cercle de 54mm, dimension de sa diagonale.

Après montage de l'optique sur une planchette rentrante, le réglage des "points zéro" a nécessité du temps et de la minutie : un bon réglage du corps avant permet d'être certain que l'axe optique est bien perpendiculaire au plan du capteur quand les mouvements sont positionnés à 0.

Images réalisées avec ce système de prise de vue

Attention: les images en haute résolution téléchargeables sur cette page ne sont pas libres de droits. aucune utilisation commerciale de ces images n'est autorisée

Cette optique Schneider est très performante :
- à f/4.5 soit la pleine ouverture, le centre est très bon mais les angles perdent de façon visible en résolution,
- à f/5.6 le centre est à son maximum mais les bords et les coins restent un poil en retrait,
- il faut être à f/8 ou f/11 pour que l'ensemble du champ soit homogène.
- A f/16 la diffraction commence à être bien visible et dégrade ensuite très sensiblement l'image à f/22 et f/32.
- L'aberration chromatique est tout simplement absente des images, à toutes les ouvertures, même sur des contrastes très forts dans les coins avec une forte bascule !

L'image ci-dessous a été réalisée en plongée à un angle proche de 45°. Dans une configuration classique sans mouvement de l'optique il aurait été impossible d'obtenir la profondeur de champ suffisante. Avec une bascule de l'optique de 10 degrés vers le bas et un diaphragme à f/11, l'ensemble du champ est net et très détaillé.


cliquez sur l'image pour télécharger la version originale en très haute résolution. Attention, le fichier haute résolution est dans l'espace couleur ProPhoto, utilisez un logiciel approprié pour visionner l'image.

Une grande partie des feuillages est sous la surface de l'eau, d'où un rendu assez laiteux. Ci dessous les détails 1 et 2 montrés à 100%. le premier plan se situe approximativement à 60 cm du boîtier, l'arrière plan est à 1,20 m.

détail 1 à 100%


Détail 2 à 100%

Dans la pratique, le réglage de la bascule se fait en visualisant son effet dans le viseur du Pentax 645D. Même si le viseur est de bonne qualité, il est difficile de juger la netteté dans les coins avec une bascule ou un décentrement important. De plus la profondeur de champ est extrêmement réduite et une phase d'apprentissage est nécessaire : les mouvements ont besoin d'une plus grande précision qu'en format 4x5 et le viseur réflex n'aide pas vraiment à cette précision. Un mode live view (absent du Pentax 645D) serait vraiment très utile pour évaluer l'acuité des réglages ! Le fin du fin serait un mode live view avec 2 zones de l'image visualisées en même temps sur l'écran, pour un réglage de la bascule très précis et sans surprise !

Si vous avez téléchargé l'image précédente en résolution native (5442 x 5442 pixels soit 29,6 megapixels) en cliquant dessus, vous pouvez voir que le rendu de cette optique est plutôt bon, voir même décoiffant ! Une simple flaque d'eau automnale devient un véritable spectacle une fois affiché à 100% à l'écran !

L'image suivante est une des premières réalisées avec ce système : les troncs du premier plan sont à 40 cm alors que les troncs de l'arrière plan sont à 1,80 m. Une bascule autour de l'axe vertical (en basculant l'objectif vers la gauche) permet d'orienter la profondeur de champ de façon à ce qu'elle coïncide avec la perspective des troncs. En téléchargeant la version haute résolution (5440x7264 pixels, soit 39.5 megapixels) en cliquant sur l'image, vous verrez que la gestion de la profondeur de champ n'est pas parfaite : le plan de mise au point passe par les repères 1 et 2 ; du coup la profondeur de champ n'est pas bien alignée sur le plan oblique formé par la face visible des troncs et ne garantit pas la bonne netteté de l'ensemble.


cliquez sur l'image pour télécharger la version originale en résolution native

Pour bien faire il aurait fallu augmenter légèrement la bascule. C'est le genre d'erreur très facile à faire et pas vraiment visible dans le viseur ; avec un peu d'habitude on arrive à être plus précis... mais il faut vraiment se montrer vigilant et très concentré à la prise de vue car la moindre approximation sera parfaitement visible sur les images !

Sur l'extrait à 100% ci-dessous (repère 3 sur la photo), nous pouvons voir que le rendu des détails fins de cette optique Schneider est très bon : du velouté et des détails fins parfaitement reproduits... nous sommes dans les standards de qualité qui ont fait la réputation de cette marque allemande tout au long des années passées.


détail du centre de l'image à 100% (repère 3)

 

L'image ci-dessous a été prise en utilisant une bascule de l'objectif vers la gauche, afin que le plan de mise au point passe par les 3 poteaux et la droite du bâtiment. Logiquement le premier plan à droite (le coin en bas à droite) se trouve hors de la zone nette de l'image ainsi que la partie du bâtiment qui se situe derrière la colonne de gauche.


Cliquez sur l'image pour télécharger la version originale en résolution native Attention, le fichier haute résolution est dans l'espace couleur ProPhoto, utilisez un logiciel approprié pour visionner l'image


Détails 1 à 100%


Détail 2 à 100 %

Conclusion

L'utilisation de ce système de prise de vue sur le Pentax 645D apporte de réelles nouvelles possibilités ; l'optique Schneider APO DIGITAR est excellente et parfaitement adaptée au capteur 40 millions de pixels de l'appareil.

Néanmoins, les mouvements doivent être beaucoup plus précis qu'en format 4x5 et leur visualisation dans le viseur n'est pas très pratique. L'utilisation d'un mode live view permettant de visualiser 2 zones au choix de l'image serait d'une grande utilité et le système serait alors parfait.

Vous avez pu le voir sur les images en résolution native proposées sur cette page, le rendu final des images est convaincant et la possibilité de gérer la profondeur de champ ouvre de nouvelles perspectives sur ce moyen format numérique. Toutefois, de par la longueur du tirage mécanique de la monture Pentax 645, la plus courte focale (non rétro-focus) utilisable est le 90mm (équivalent 70 mm en 24x36) : l'utilisation d'optiques grand-angle n'est donc pas possible sur cet appareil.

 

Annexe : Pour réaliser vous-même vos plaques en carbone

La réalisation de plaques en carbone est assez facile: la fibre de carbone est un matériau composite ; d'un coté les fibres de carbone souples, de l'autre la résine qui vient combler les espaces entre les fibres et rigidifier l'ensemble. Pour la construction amateur, le carbone se trouve sous forme de tissu à imprégner et une surperposition des couches de tissu permet d'obtenir l'épaisseur souhaitée. La superposition des couches s'appelle la stratification.

Ingrédients

Vous aurez besoin de :
- tissu de carbone (300grs/m²)
- cire de démoulage
- résine epoxy (pas de la colle epoxy, de la résine prévue pour la stratification)
- 2 plaques de verre de 8mm d'épaisseur (découpées chez un miroitier au format du four en tenant compte de l'espace occupé par les serre-joints)
- 4 serre-joints métalliques au minimum (attention à enlever les protections plastiques sur les serre-joints, sinon elles fondront lors de l'étuvage)
- gants latex afin d'éviter le contact de la résine sur la peau : les composants sont assez mauvais pour la santé !
- cutter rotatif (à main, mais équipé d'une lame ronde)
- Dremel + disque rotatif diamanté (pour la découpe de la plaque finie)
- papier de verre grammage 180 et 600 pour la finition

La résine epoxy nécessite un étuvage : un chauffage (pour la résine que j'utilise: 4 heures à 120°c) pour que la polymérisation s'effectue correctement. Un vieux four traditionnel de cuisine peut tout à fait convenir.

Recette

Le principe est le suivant :

Découpez avec un cutter rotatif le tissu de carbone aux dimensions voulues en prenant quelques centimètres de marge, prévoyez autant de pièces que nécessaire pour arriver à l'épaisseur que vous souhaitez, sachant que le tissu en 300 grs/m² a une épaisseur de 0.25mm (la résine va uniquement combler les espaces entre les fibres mais ne va pas modifier l'épaisseur finale de la pièce).

Utilisez un pinceau pour mettre 1 couche de cire de démoulage sur les 2 plaques de verre, cette cire va empêcher que la résine epoxy n'adhère sur le verre et facilitera le démoulage.

Laissez sécher la cire 30 ou 40 minutes. Profitez-en pour mettre votre four en préchauffage à 120° pour qu'il soit à température.

Après mélange de la résine et de son durcisseur, laissez reposer le mélange quelques minutes, puis humectez de résine les différentes pièces pièces en tissu avec un pinceau.

Empilez progressivement les différentes couches au centre de la plaque de verre. Attention on a généralement tendance à mettre beaucoup trop de résine et cela peut nuire à la qualité et à la résistance de la pièce. Humectez avec un pinceau de façon à ce que le tissu de carbone soit légèrement imprégné de résine. Passez vos mains (munies des gants latex) sur le tissu, vérifiez qu'il n'y a pas de bulles d'air entre les différentes couches et posez la seconde plaque de verre sur la pièce.

Placez les 4 serre-joints comme sur la photo ci-dessous et serrez-les progressivement tour à tour.

Si tout se passe bien, l'excédant de résine doit être évacuée sur les bords de la pièce. N'ayez pas peur de serrer fort : il est important d'évacuer tout le surplus de résine sur les bords de la pièce.

Attention: vérifiez bien qu'il n'y a pas de parties en plastique sur vos serre-joints: l'étuvage à 120°c risquera de les faire fondre.

Une fois le serrage effectué, vous pouvez mettre l'ensemble au four pour un étuvage de 4 heures à 120°C. Veillez à bien aérer la pièce dans laquelle vous travaillez.

Après avoir patienté 4 heures (c'est long, je sais ! :-) ), sortez le montage du four et laissez-le refroidir tranquillement à température ambiante.

Après une trentaine de minutes vous pouvez desserrer les serre-joints et enfin voir apparaître votre première plaque carbone. Si la cire de démoulage a été correctement appliquée sur les plaques de verre, le démoulage se fait sans aucun effort.


Ci-dessus: la plaque de carbone brute de démoulage : nous voyons bien le surplus de résine qui a été évacué sur les bords de la plaque.

La finition de la surface est parfaite et la plaque est prête à être découpée avec un Dremel équipé d'un disque rotatif diamanté. Attention, lors de la découpe des plaques carbone, la poussière qui se dégage est très fine et toxique. Portez un masque pour filtrer les poussières !

La plaque fabriquée dans ce tutoriel a été découpée et utilisée pour la fabrication d'un volet coupe flux monté sur un bras articulé que vous pouvez voir sur la photo ci-dessous.

Le bras articulé est réalisé sur la base d'un mini trépied "gorilla pod" vampirisé pour l'occasion. Extrêmement léger (moins de 70 g), cet accessoire permet de protéger efficacement l'optique du soleil ou d'une pluie légère.

 

 

 

Adaptation de l'article original de Christophe Metairie
publié sur le site http://www.cmp-color.fr en
http://www.cmp-color.fr/Pentax_645D_tilt_shift.html

 

 

dernière modification de cet article : 2013

 

 

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