• Principes de base : Lumière et vision

    Par hechache2 dans Faire du Cinema - les fiches le 17 Septembre 2013 à 18:29

    Principes de base : Lumière et vision

      La Lumière  
    La lumière contient les couleurs, les objets se contentent de les réfléchir.

    La lumière est à la base de toute vision, c'est elle qui (se) réfléchit, module, sculpte, met en valeur ou cache… C'est elle aussi qui contient les couleurs et les formes, les objets se contentent de les réfléchir ou de les absorber. Nous verrons aussi que la caméra, n'est pas que l'œil du réalisateur au sens figuré, technologiquement aussi, elle est très proche du fonctionnement de l'œil… Donc, commençons par les bases !

    Composition de la lumière
    La lumière est un rayonnement électromagnétique visible par l'œil humain, qui se se propage en ligne droite dans le vide de l’espace à la vitesse de 300 000 km/s. Mais sur terre dès qu'elle rencontre une surface ou un objet elle se diffuse ou se réfléchit. La lumière du soleil permet bien sûr de voir mais est aussi la première source de chaleur et d'énergie des écosystèmes terrestres, via la photosynthèse. 
    La démonstration de la composition de la lumière fut proposée par Isaac Newton en 1666. En recréant le phénomène de l’arc-en-ciel avec un faisceau de lumière du soleil traversant un prisme de verre, on voit se décomposer, les trois faisceaux de couleurs, rouge, vert et bleu, (et intermédiaires). En 1900, Max Planck énonce la théorie du corps noir (objet virtuel dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température), puis Albert Einstein en 1905 expliquera que la lumière a un comportement de quanta d'énergie et que sa vitesse de déplacement est celle maximale permise à un objet matériel, par la théorie de la relativité.

    Principe de la synthèse additive
    Toutes les couleurs du spectre visible peuvent être reproduites par l’addition des trois couleurs primaires que sont le Rouge, le Vert et le Bleu (RVB). Le mélange de ses 3 couleurs permet donc, d'obtenir toutes les couleurs visibles avec toutes les nuances et intensités possibles. C'est rigoureusement le même principe de trichromie qui régie la reproduction des couleurs en numérique et en vidéo, des écrans télé ou autre. Dans le cas de la synthèse additive les couleurs résultent d’un mélange de lumière :
    Vert + Bleu = Cyan 
    Rouge + Bleu = Magenta 
    Rouge + Vert = Jaune

    Caractéristiques de la lumière
    1 L'intensité : C'est la quantité de lumière, il y en a plus en plein soleil, qu'éclairé à la bougie… pour le cinéma il en faut beaucoup. L'unité d'intensité lumineuse est la candela qui correspond à l'éclairement émit par une bougie standard. L'unité de flux lumineux, est le lumen(=candela.stéradian). Une ampoule électrique à incandescence de 75 watts produit environ 1500 lumens. On la mesure à l'aide d'un posemètre (cellule).

     2 Le contraste : écart de luminosité entre les hautes et les basses lumières. Dur avec de fortes ombres (soleil d'été à midi avec ciel dégagé, spot direct…) ou doux et diffus (levé du jour, ciel couvert, éclairage indirect avec réflecteurs…). Techniquement, le contraste peut se mesurer au posemètre (zone system) mais pour la prise de vue, l'expérience est le meilleur juge…

     2 La température de couleur, plus ou moins « chaude » (jaunâtre) ou « froide » (bleutée). Ce mesure à l'aide d'un thermocolorimètre en degrés Kelvin (spectre lumineux émit par un corps noir chauffé à différentes températures). Comme il n'existe que 2 types de film argentique : lumière du jour (daylight) étalonné pour 5600° K, et lumière artificielle (tungstène) à 3200°K, il est parfois nécessaire, d'utiliser des filtres correcteurs pour les adapter à certaines sources :
     – 1500°K : bougie, lampe à l'huile
     – 2800°K : ampoule domestique 75W
     – 3000°K : lcoucher de soleil
     – 5600°K : lumière du jour moyenne / flash 
     – 7500°K : ciel brumeux

    Oeil 
    La beauté est dans l'œil de celui qui regarde 
    dit un proverbe arabe…

     

    Prisme de lumière
    Expérience de Newton

     

    Synthese additive
    Synthese additive

     

    Lumière douce
    Lumière douce


    Lumière contrastée

     
      La vision humaine  
     

    Principe de fonctionement :
    La fonction de l'oeil est de recevoir et de transformer les vibrations électromagnétiques de la lumière en un influx nerveux qui est transmis au cerveau. II est composé principalement de :

    Oeil Anatomie
    La cornée, dioptre sphérique d’entrée séparant l’air du milieu interne.
    L’iris, (arc-en-ciel en grec) diaphragme contrôlant la quantité de lumière incidente sur le cristallin, en faisant varier l'ouverture de la pupille (entre 2,5 et 7 mm).
    Le cristallin, lentille biconvexe dont la courbure et l’indice sont modifiés par action des muscles ciliaires
    La rétine, surface sensible à la lumière grâce à ses photorécepteurs, les cônes et les bâtonnets, permettant la perception des couleurs et sur laquelle se forme l’image. 
    Le nerf optique, nerf permettant la transmission des signaux de l’œil 
    au cerveau.

    Cette fabuleuse faculté d'adaptation de l'œil à la lumière n'est hélas, que très partiellement partagée par les caméras et les surfaces sensibles. Si l'objectif possède bien un diaphragme capable de moduler la lumière, il est assez limité dans son champ d'action et la surface sensible, elle, n'est pas capable d'amplifier le signal qu'elle reçoit. Filmer en intérieur, en lumière ambiante, ou passer brusquement d'un éclairage à l'autre, reste encore un problème.

    Si l'image physique formée sur la rétine, est transmise au cerveau sous forme de messages codés, c'est le cerveau qui analyse ces signaux et nous donne une « interprétation » de l'objet regardé. 

    Cette interprétation peut parfois être ambiguë. Ces « erreurs » d'interprétation sont, ce que l'on nomme, des illusions d'optique… Celle qui nous intéresse le plus pour le cinéma est la persistance rétinienne : Lorsque nous regardons un objet, son image se forme sur la rétine et met une fraction de seconde à disparaître. 
    > Voir animation

    suite

    Principes de base : Caméra et film

      La caméra  
     

    Une caméra est un système d'enregistrement d'images, sur une surface sensible à la lumière. Les caméras de cinéma peuvent avoir des apparences différentes, mais fonctionnent sur le même principe :

    • Une partie optique, qui permet la formation d'une image enregistrable ; c'est un peu « l'œil » de la caméra.
    • Une partie mécanique et aujourd'hui, électronique (le corps de la caméra) qui permet l'exposition des images.
    • Et la partie enregistrement, qui permet de conserver les images ; c'est un peu la « mémoire » de la caméra.

    Caméra argentique
    Les éléments essentiels d'une caméra pour film argentique sont :
     – l'objectif,
     – l'obturateur,
     – le couloir
     – le mécanisme d'entraînement (griffe/contre-griffe)
     – le système de visée
     – le magasin 
     –     le moteur

    Le corps de caméra est un compartiment étanche à la lumière, qui ne peut passer, que par l'objectif qui projette l'image au niveau de la fenêtre. Le couloir, d'une grande précision d'usinage, sert de guide au défilement du film. Le mécanisme de mouvement intermittent, permet, dès que le film est immobilisé, que l' obturateur s'ouvre et laisse passer la lumière qui impressionne le film. Après cette phase d'exposition, l'obturateur cache à nouveau la lumière et le film peut avancer de la longueur requise pour une nouvelle exposition (c'est la phase d'escamotage). Cette avance intermittente est assurée grâce au mécanisme de la griffe, qui constitua un des apports majeurs des frères Lumière à l'invention du cinéma.

    Le magasin contient la pellicule. Il est coplanaire (en ligne), ou coaxial. Il y a un compartiment débiteur et un récepteur. Pour transformer le mouvement saccadé de la pellicule en mouvement continu, on fixe une longueur de pellicule sous la forme d'une boucle, grâce à un tambour denté (ou 2, selon les modèles). La visée réflex permet de voir, grâce à un jeu de miroirs et de prismes, directement à travers l'objectif. Un moteur électrique permet aujourd'hui l'entraînement du film à vitesse variable. Le son est enregistré séparément sur un magnétophone numérique.

    Caméra numérique :
    La principale différence d'une caméra numérique avec une argentique est sa surface photosensible et sa technique de stockage des images. Dans une caméra argentique le film fait office des 2 ; Il est sensible à la lumière et enregistre les images. En numérique, les rayons lumineux de la scène filmée passent aussi au travers de objectif, mais viennent impressionner un capteur photosensible (CCD ou CMOS) qui transmet alors les données à un système d'enregistrement numérique (disque dur, cassette DV, disque optique…). Libérée des contraintes mécaniques et de la photochimie, le numérique permet de juger du résultat instantanément, de faire des copies de plusieurs génération sans perte de qualité et de projeter un film des milliers de fois sans aucunes usure.. Les premiers films tournés en numérique, étaient certes, d'une qualité moindre. Mais l'évolution technologique aidant, et son coût d'exploitation baissant, ce n'est qu'une question d'années pour que la caméra et le cinéma numérique, s'imposent comme standard.
     

     

     

    Mécanisme caméra

    Principe du fonctionnement d'une caméra film

     

     

    Cméra ChaplinChaplin et sa Bell & Howell Model 2709

     

     

    Red One
    Le nouveau standard numérique 4K utilisé 
    par la caméra RedOne permet de filmer 
    en 4096×2304 pixels à 60 im/s.
      La surface sensible  
     

    La surface sensible, pour films de prise de vue noir et blanc (cinéma ou photo) est composée d'une émulsion aux sels d'argents en suspension dans une couche de gélatine (de bœuf). Pour obtenir de la couleur, on utilise 3 couches noir et blanc, sensibilisées chromatiquement aux 3 couleurs primaires, rouge, vert, bleu (RVB). C'est au développement chromogéne que seront associés des couleurs à chaque couche.

    Les différents formats de films
    Depuis 1900, Edison et les frères Lumière, le film 35 mm perforé fut le format de prédilection du cinéma professionnel, avec cependant une percée, dans les années 60, du 16 mm, (coût et portabilité du matériel) pour les documentaires et la télévision. Le super 8 eut son heure de gloire auprès d'un large public amateur, mais la taille restreinte du film et la qualité approximative des caméras grand public, ne donnèrent pas une production de qualité. Aujourd'hui la vidéo a supplanté le 16 mm et le super 8, aussi bien au niveau amateur que professionnel.

    Les formats 35 mm:
    En cinéma professionnel, la bande fait 35mm de large et présente 2 rangées de perforations à raison de 4 perforations par image.Le format d'une image est défini par le rapport entre la largeur et la hauteur projetées sur l'écran. A l’époque du muet, toute la surface de l’émulsion était utilisée entre les deux rangées de perforations. Le photogramme, (image rectangulaire enregistrée) avait une dimension de 18mm de haut sur 24mm de large. Soit un rapport de 1.33

    • Format standard : 1.37
    • Formats panoramiques 1,66 et 1.85
    • Format avec anamorphose (scope) 2.39 
      Lors du tournage l'image est compressée dans sa largeur par un objectif spécial anamorphoseur. À la projection, un autre objectif anamorphoseur restitura l'image dans les bonnes proportions.

    Le cinéma parlant apparaît à la fin des années 1920. Le principe utilisé est l’enregistrement du son sous forme optique sur le même support que l’image. Une marge sonore de 2 mm a donc été dégagée sur le coté gauche et de ce fait la surface dédiée à l’image a été réduite.

    Le support film :
    Aux débuts du cinéma, (et jusqu'en 1951) le film sensible était couché sur un support en nitrate (très inflammable). Puis le triacétate (moins inflammable mais vieillissant mal) fit son apparition. Le polyester, enfin (beaucoup plus résistant) est depuis 1985 le support de choix pour la pellicule cinéma.

    Le développement :
    Le développement et la duplication des films cinéma est un processus délicat à maîtriser et seulement pratiqué par quelques laboratoires dans le monde. Au cours des années, le procédé à été grandement automatisé et simplifié. Le traitement Kodak négatif ECN-2, par exemple, comprends trois étapes principales :
    • Le développement chromogène qui révéle l'image latente et associe les couleurs aux 3 couches RVB.
    • Le blanchiment qui va effacer les couches argentiques noir et blanc et ne garder que les colorants des couches couleurs.
    • Le fixateur qui va dissoudre l'argent blanchi et stabiliser l'image dans le temps.
    Bien sûr, il y a différents bains intermédiaires, (pré-mouillage, rinçages…) et le lavage et séchage final.

    suite

    Principes de base du cinéma : Montage et projection

      Le montage  
     

    Le montage est l'action de choisir et d'assembler des plans de bases dans un ordre donné et cohérent pour servir la narration. Les plans ainsi montés formeront eux-mêmes, les différentes séquences du film. Il sera suivi, ou précédé, des effets spéciaux, et du montage audio. Le tout formant le montage final (final cut).

    Au début du cinéma le montage n'existé pratiquement pas. La plupart des films des frères Lumières ou de Méliès étaient de simples plans-séquences. Dans les années 1920, le cinéma russe contribua à conceptualiser cette technique, avec notamment Lev Koulechov qui mit en évidence l'impact du montage sur la perception des images.. Dans une expérience de psychologie cognitive, il filma le visage inexpressif d'un acteur, avec lequel il fit trois montages précédés d'images différentes. Dans le premier, celle d'une assiette de soupe, dans le second, celle d'un mort,. et dans le troisième, celle d'une femme lascive sur un canapé. Selon le montage, le spectateur percevra dans le regard de l'acteur, la faim, la tristesse ou le désir… alors qu'il s'agit rigoureusement de la même prise de vue du visage ! Le spectateur est donc enclin à interpréter les images dans leur succession, et non telles qu'elles sont individuellement, et à projeter ses propres émotions sur la toile. Cet effet Koulechov est un peu à la pyschologie ce que l'illusion optique est à la vision… Le cinéma de propagande l'a beaucoup utilisé, et si on veut le voir en action aujourd'hui, il suffit de regarder un clip politique ou un journal télévisé… Plus la ficelle est grosse… plus ça marche !

    Le montage traditionnel s'effectue à partir du premier positif, les rushes. Les coupes et assemblages des plans à l'aide de film adhésif, se font physiquement sur le film, à la table de montage. Une fois le montage terminé, le film est envoyé au laboratoire pour duplication. 
    Aujourd'hui, le montage virtuel a prit le dessus. Le travail se fait à partir d'une copie numérique du négatif scanné ou transféré au télécinéma. L'ensemble de la postproduction peut, grâce à cette méthode, être entièrement réalisée sur ordinateur.

    Le montage son se fait donc avant (films d'animation…) en parallèle, ou à la fin du montage image. Post-synchronisation des voix, sons d'ambiance, bruitage, illustration sonore, musique… simple formalité au début du parlant, il est devenu au fil du temps, un des composants essentiels de bon nombre de films. Qui pourrait imaginer un film d'horreur sans la musique angoissante qui fait monter la sauce, ou un combat au sabre laser de Star Wars sans le buzz caractéristique ?

    Le montage final, ou final cut, peut avoir une influence déterminante sur le sens du film, la « happy end » demandée par les producteurs ne convient pas à tous les films… D'ailleurs, la Directors Guild of America(syndicat de réalisateurs US), permet aux « réalisateurs honteux » de signer leurs film sous le pseudo de Alan Smithee. Parfois, plusieurs versions du montage sont conservées, on parle alors du director's cut, pour celle voulue par le réalisateur.

     

    Table de montage Moviola
    Une des premières table de montage électrique à lampes, pour films 35 mm, la Moviola (1924)

    Table de montage Steenbeck
    Table de montage Steenbeck ST921

    Final Cut
    Logiciel de montage FInal Cut Pro
      Le projecteur  

     

     

    le défilement des images devant l'objectif n'est pas continu

    Principe :
    Il permet la projection lumineuse d'une image sur une surface plane et réfléchissante. Pour cela, la pellicule passe entre une source lumineuse condensée et un objectif. L'illusion du mouvement est donnée par le défilement régulier, mais saccadé des images (24/s). C'est un point un peu difficile à saisir, mais le défilement des images devant l'objectif n'est pas continu, sinon l'image serait bougée. Entre chaque image projetée, un obturateur coupe le faisceau lumineux pour que l'avancement soit imperceptible. Ce mouvement saccadé est produit par un dispositif encroix de malte.

    Composition :
    Un projecteur est composé de 5 parties principales :
    Projecteur Meopta – la lanterne
     – le chrono
     – les objectifs
     – l'alimentation en film
     – le lecteur de son optique

    – La lanterne est la source lumineuse utilisant une lampe spéciale au xénon (température de couleur 6000°K) d'une puissance de 1000 W à 7000W en fonction de la distance de projection. Elle est bien sur refroidi en permanence par un système de hotte aspirante.

     – Le chrono est la partie mécanique entre la lanterne et les objectifs. Le film passe dans uncouloir de projection, où se situe l'obturateur qui coupe le faisceau lumineux, (comme à la prise de vue), pendant le temps d'escamotage (passage d'une image à l'autre). Ceci afin d'éviter le filage (surtout visible sur les textes) et le scintillement (variations de l'intensité lumineuse).  Les tambours débiteurs, au nombre de 3, permettent de faire défiler le film. Le tambour supérieur et inférieur tournent à vitesse constante, tandis que le débiteur de croix de Malte tourne par saccade. Enfin une manette de cadrage permet de centrer précisément l'image sur l'écran.

     – Les objectifs permettent de focaliser et projeter au loin la petite image enregistrée sur la pellicule et de faire la mise au point. Un objectif est caractérisé par sa focale, son ouverture et sa couverture de champ. On choisi un objectif en fonction du format de film et de la distance de projection.

    – Le système d'alimentation en film peut être incorporé au projecteur (bobine émettrice et réceptrice) ou indépendant, (dérouleur vertical ou horizontal).

    Certains modèles perfectionnés ont des fonctions supplémentaires :  
     • système de lecture de son numérique 5 canaux (DTS ou SRD)
     • sondes (activées par un ruban adhésif en métal placé sur le film) déclenchant des actions telles que l'allumage-extinction des lumières de la salle, le changement d'objectif…
     • systèmes de sécurité coupant le projecteur en cas de dysfonctionnement.

    L'avenir :
    Si pour le tournage, le film argentique garde encore des atouts indéniables (définition, rendu subjectif des couleurs, coût, …) par rapport au numérique, il n'en est pas de même pour la projection. L'évolution logique est la diffusion des films sur support numérique ou réseau crypté et le projecteur tout numérique piloté par ordinateur. Le seul vrai frein, (5% des salles équipées dans le monde), étant le coût très important de l'équipement, mais ce n'est qu'une question de temps…

    Croix de malte
    Fonctionnement au ralenti d'une croix de malte

    Couloir Projecteur
    Couloir ouvert d'un projecteur 35 mm

     

    Cinématpgraphe

    DLP-CinemeccanicaPlus d'un siècle sépare un Cinématographe Lumière (caméra-projecteur) d'un projecteur numérique Cinemeccanica… 
    Mais le résultat est finalemen

    Film 35 mm vierge
    Film 35 mm vierge avec sa couche 
    anti-hallo caractéristique

    Bobine 35 mm
    Bobine 35 mm


    Format films
    Les principaux formats de films

    Developpeuse ECN2
    Developpeuse à films Calder ECN-2

    Fonctions optique de l'Å“il
    Fonctions optique de l'œil

     

    Illusion optique
    On peut voir nettement dans l'illustration ci-dessus, que le trait rouge de gauche est plus petit que celui de droite… à part qu'ils ont rigoureusement la même taille !


    Lisez d'abord, à haute voix le texte ci-dessous :
    Illusion ABC
    Maintenant, regardez bien la 2e lettre et le 4e chiffre… c'est exactement le même signe graphique, pourtant selon ce que le cerveau voudra voir il l'interprétera comme tel ou tel…
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