Disposer de sources lumineuses additionnelles est rapidement apparu comme une nécessité dans l’Histoire de la photographie. Ces sources ont été longtemps constituées par des jeux de lampes, d’autant plus lourds et volumineux que l’on avait besoin de puissance lumineuse. Ce n’était guère possible qu’en studio et, très tôt, le besoin s’est fait sentir de dispositifs plus légers pour les reportages en extérieur. Les premiers éclairages discontinus (vers 1890) étaient réalisés par le brûlage à l’air libre de poudres et filaments de magnésium, avec tous les inconvénients liés à la sécurité et les difficultés de synchronisation entre l’allumage – manuel – et l’ouverture à l’exposition de l’appareil photographique. Des progrès se firent rapidement (vers 1930) avec l’invention d’ampoules remplies de filaments de magnésium sous atmosphère d’oxygène que l’on enflammait grâce au passage d’un courant électrique. Vint ensuite le besoin de focaliser le faisceau lumineux produit par la combustion du magnésium et on plaça ces ampoules au foyer d’un bol réflecteur, en général en partie supérieure d’un boîtier contenant les piles, boîtier qui se fixait sur la griffe porte-accessoires des appareils. On avait déjà l’ancêtre du flash portatif actuel.

Il fallait changer d’ampoule après chaque prise de vue. Dans les années 60-70 on miniaturisa le système pour l’adapter aux appareils photos grand-public qui firent alors florès : ce fût l’époque des flash-cubes et des « Instamatic » et consorts. Mais la précision n’y était pas encore et l’adaptation de la technique du tube à décharges ouvrait la voie au flash électronique grand-public dès le début des années 80.

On trouvera ici quelques informations historiques intéressantes.

L’éclairage au flash électronique

Par un jeu de charges et de décharges de condensateurs, une très haute tension (jusqu’à environ 300 V) est délivrée dans un tube contenant un gaz rare, le Xénon : les molécules de ce gaz sont d’abord ionisées par un premier champ électrique puis soumises à un second champ électrique 10 fois plus intense grâce à une décharge électrique violente, provoquant ainsi un éclair lumineux très intense et très bref (entre 1/300 s et 1/25000 s), à une température de couleur d’environ 5500K (soit la couleur de la lumière du soleil). Le tube à décharge est placé au foyer d’un réflecteur que l’on peut assimiler à un bol ou une goulotte parabolique, de façon à focaliser le faisceau lumineux.

La majorité des appareils reflex sont équipés d’un flash intégré (ou flash d’appoint) se déclenchant automatiquement ou manuellement selon le mode de prise de vue.

Les appareils photographiques reflex disposent aussi d’une griffe ou d’un rail porte-flash permettant la fixation d’un flash externe. De nos jours, les flashes additionnels, ont à peu près tous la même structure :

• une corps inférieur parallélépipédique contenant toute l’électronique, les batteries, un écran de contrôle et de commande ainsi que de son propre système de mesure d’exposition – sa puissance intrinsèque peut se régler directement sur le flash –, un pied assurant le contact avec l’appareil,
• une tête contenant le tube éclair et le groupe optique permettant de focaliser le faisceau lumineux ; cette tête est très généralement mobile tant dans le plan vertical pour aller d’un éclairage quasiment parallèle à l’axe optique de l’APN – et c’est de cette configuration, la tête étant à 90° par rapport au corps, que lui vient la dénomination de flash COBRA – à un éclairage vers le ciel / plafond, qu’en rotation autour d’un axe vertical pour orienter le faisceau autrement que dans l’axe de la prise de vue, ceci afin de bénéficier en flash indirect, des capacités de réflexion des plafonds et/ou des murs…

Portée, durée et puissance de l’éclair du flash

Un flash fournit un éclair d’une puissance connue, fonction des caractéristiques propres définies lors de sa conception. Pour faire varier l’éclairement – lumière reçue par l’objet – on fait varier la durée de l’éclair : ce n’est pas l’intensité qui varie mais sa durée. Pour obtenir un éclairement moins important (ou un éclair moins puissant), la durée de l’éclair est réduite par l’électronique du flash lui-même et inversement. Par exemple, alors qu’un certain flash à pleine puissance émet un éclair d’une durée de 1/880 s, la réduction de puissance au 1/8ème de celle-ci produit un éclair d’une durée de 1/5000 s.

La puissance d’un flash est quantifiée par son Nombre-Guide, référence caractéristique de l’appareil – d’où son nom de Nombre-Guide NG. NG exprime la distance flash-sujet permettant d’obtenir l’éclairement de la zone cadrée par l’appareil photo pour être correctement photographié lorsque l’objectif est ouvert à f/1 et pour une sensibilité ISO 100. Le Nombre-Guide NG s’exprime en unités de longueur car il s’agit fondamentalement d’une longueur. Plus ce nombre est important, plus le flash est puissant.

La formule suivante permet de déterminer l’index d’ouverture – c’est-à-dire la valeur n, dénominateur de la fraction f/n – du diaphragme à utiliser pour obtenir une exposition correcte de la scène photographiée, à partir de la connaissance de NG :

NG (mètres) = index d’ouverture (n) x distance flash-sujet (mètres).

NG = n x d est la seule et unique règle en matière de paramétrage de flash : elle permet de dire qu’à une ouverture de f/1, le NG correspond à la distance maximum de portée du flash (en mètres) pour fournir un éclairage suffisant à ISO 100 de la zone à photographier.

Cette formule permet, en fonction de l’ouverture de l’objectif, de calculer la distance de portée du flash afin d’obtenir une bonne exposition sur le sujet objet (toujours pour une sensibilité de 100 ISO) : distance = NG / n

Par exemple, avec un objectif ouvert à f/2,8 et avec un flash CANON 430EX-II de nombre guide 43, la formule nous donne d = 43 / 2,8 = 15,4 : nous pouvons donc avoir théoriquement une bonne lumière jusqu’à 15 mètres pour photographier correctement à ISO 100 et f/2,8.

Nota : il convient de bien comprendre qu’il s’agit de la distance flash-sujet et non de la distance appareil–sujet ; les deux distances ne sont identiques que si le flash est intégré à l’appareil ou monté sur celui-ci ; mais lorsque le flash est déporté, voire séparé et éloigné de l’appareil photo, ce dernier peut-être à une distance différente du sujet (3 m par exemple), l’important étant que le sujet soit bien éclairé par le flash à « bonne distance, 15 m maximum ».

Influence de la sensibilité utilisée par l’appareil photo.

Si la photographie doit être prise avec un réglage de sensibilité différent de ISO 100, il est nécessaire d’introduire un facteur de correction.
Le nombre-guide, noté NG REEL, pour la sensibilité ISO REEL affichée, est défini alors par :
NG REEL = NG 100 x facteur de correction. Ce facteur se calcule comme étant la racine-carrée du rapport (ISO REEL / ISO 100) .
Ainsi pour ISO 400, ce facteur vaut : racine-carrée (400/100) = racine-carrée (4) = 2. Et donc NG 400 = NG 100 x 2.

Si on se souvient que racine-carrée de 2 vaut (approximativement) 1,4 (nombre mythique en photographie !), on retiendra que lorsque la sensibilité double, NG est multiplié par 1,4 et, inversement, quand la sensibilité est divisée par 2, NG est divisé par 1,4. Le tableau ci-dessous résume ce point :

 

Les flashes intégrés sur les Reflex ont généralement un nombre guide d’environ 10-12 ; ils peuvent s’avérer trop peu puissants pour certaines scènes trop vastes et peu éclairées. Par exemple, pour un flash intégré ayant un nombre guide de 12, une photographie réalisée avec un réglage de sensibilité ISO 400 et une ouverture de f/11 permettra d’obtenir une portée d’environ 2m. La puissance de ces flashes est assez faible et la portée maximale à ISO 1600 est d’environ 13m pour une ouverture à f/3,5.

Les flashes COBRA des années 80-90 comportaient des dispositifs de calculs qui permettaient aux photographes de déterminer les « bons » réglages, en tenant compte du triplet « distance flash-sujet, sensibilité, ouverture ».

Adaptation de la focalisation.

Alors qu’à l’époque des flashes à ampoules, la valeur du nombre guide était mesurée dans des conditions d’utilisation dites « familiales », et en particulier dans une pièce avec des murs qui réfléchissent aussi la lumière, l’utilisation du nombre guide pour calculer le diaphragme était fausse dans le cas d’espaces ouverts en raison de la diffusion de la lumière en arc de cercle de grande ampleur (presque 180°) ; l’écart pouvait être de l’ordre de 1 à 2 IL (indice de lumination), soit l’équivalent de 1 ou 2 crans de réglage de diaphragme. C’est pourquoi les flashes de portée supérieure aux normes familiales ont des têtes de flash s’adaptant aux différentes focales utilisées

Les flashes électroniques initiaux étaient essentiellement conçus pour être adaptés aux appareils argentiques de format 35mm (24 x 36) équipés d’objectifs standard de 50 mm de distance focale. Les mesures effectuées par le fabricant tenaient compte de ce facteur et annonçaient le NG pour ISO 100, f/1 et 50mm.

Aujourd’hui, pour mieux correspondre aux appareils numériques (FF, APS, 4/3 etc.), la règle est plutôt de faire les mesures avec des focales plus longues (105 mm chez Canon pour les flashes SpeedLite).

Alors que les dispositifs initiaux éclairaient à peu près dans toutes les directions et que beaucoup d’énergie lumineuses était gaspillée inutilement, voire contre-productive en raison des réflexions multiples, les ingénieurs se sont attachés à rendre les appareils plus directifs. C’est ainsi qu’ils ont installé le tube éclair dans une goulotte parabolique associée à une lentille de Fresnel, permettant d’obtenir un faisceau dirigé mieux canalisé, avec un angle d’ouverture compatible avec le champ couvert par l’APN et son objectif : plus la focale est élevée, plus l’angle de la tête de flash est réduit, ce qui augmente la portée. Dans ce cas le nombre guide effectif change en fonction de la « focale » du flash.

La puissance d’un flash est ainsi fonction de l’angle de diffusion de son faisceau lumineux. Un flash, peut envoyer ses éclairs à une certaine distance sous l’angle de son réflecteur normal, cet angle étant en général équivalent à celui d’un objectif standard (40 à 52°). Mais si cet angle s’élargit, comme lorsqu’on fixe un adaptateur grand-angulaire sur le réflecteur, les éclairs se diffusent plus largement, se raccourcissent et s’affaiblissent, d’où un éclairage plus doux. Par contre, si l’on adapte sur le réflecteur une lentille de Fresnel, qui resserre l’angle de diffusion et concentre la lumière, les éclairs s’allongent et se renforcent, ce qui permet de photographier des objets éloignés avec un téléobjectif.

La tête zoom de certains flashes permet justement de choisir un bon angle de diffusion, et par voie de conséquence, une bonne portée de l’éclair suivant la distance flash-sujet. Il va sans dire, cependant, que l’angle du faisceau lumineux doit être supérieur ou égal, mais jamais inférieur, à l’angle de vue de l’objectif utilisé… sauf à vouloir utiliser le flash de manière créative.

 

Dans un autre article, j’aborderai les principales façons d’utiliser cet appareil.

Mais n’hésitez pas à me faire part de vos commentaires avisés.

Jean-Charles Galindo – avril 2021