Filtre à densité neutre - Neutral-density filter

Démonstration de l'effet d'un filtre à densité neutre. Notez que la photographie a été exposée pour la vue à travers le filtre, et donc le reste de la scène est surexposée. Si l'exposition avait plutôt été définie pour l'arrière-plan non filtré, il apparaîtrait correctement exposé tandis que la vue à travers le filtre serait sombre.

Ensemble de filtres ND.

En photographie et en optique , un filtre à densité neutre , ou filtre ND , est un filtre qui réduit ou modifie l'intensité de toutes les longueurs d'onde , ou couleurs , de la lumière de manière égale, sans modifier la teinte du rendu des couleurs. Il peut s'agir d'un filtre incolore (clair) ou gris, et est désigné par le numéro de Wratten 96. Le but d'un filtre photographique à densité neutre standard est de réduire la quantité de lumière entrant dans l'objectif. Cela permet au photographe de sélectionner des combinaisons d' ouverture , de temps d'exposition et de sensibilité du capteur qui produiraient autrement des images surexposées. Ceci est fait pour obtenir des effets tels qu'une profondeur de champ plus faible ou un flou de mouvement d'un sujet dans un plus large éventail de situations et de conditions atmosphériques .

Par exemple, on peut souhaiter photographier une cascade à une vitesse d' obturation lente pour créer un effet de flou de mouvement délibéré . Le photographe pourrait déterminer que pour obtenir l'effet désiré, une vitesse d'obturation de dix secondes était nécessaire. Par une journée très lumineuse, il peut y avoir tellement de lumière que même à une vitesse de film minimale et une ouverture minimale, la vitesse d'obturation de dix secondes laisserait entrer trop de lumière et la photo serait surexposée. Dans cette situation, l'application d'un filtre à densité neutre approprié équivaut à arrêter un ou plusieurs arrêts supplémentaires , permettant une vitesse d'obturation plus lente et l'effet de flou de mouvement souhaité.

Mécanisme

Pour un filtre ND avec une densité optique d , la fraction de la puissance optique transmise à travers le filtre peut être calculée comme suit

${\displaystyle {\text{Transmittance fractionnaire}}\equiv {\frac {I}{I_{0}}}=10^{-d},}$

où I est l'intensité après le filtre, et I ₀ est l'intensité incidente.

Les usages

Comparaison de deux images montrant le résultat de l'utilisation d'un filtre ND dans un paysage. Le premier n'utilise qu'un polariseur, et le second un polariseur et un filtre ND 1000× (ND3.0), ce qui a permis au second cliché d'avoir une exposition beaucoup plus longue, lissant tout mouvement.

L'utilisation d'un filtre ND permet au photographe d'utiliser une plus grande ouverture qui est égale ou inférieure à la limite de diffraction , qui varie en fonction de la taille du support sensoriel (film ou numérique) et pour de nombreux appareils photo se situe entre f /8 et f / 11, avec des tailles moyennes sensorielles plus petites nécessitant des ouvertures plus grandes et des plus grandes capables d'utiliser des ouvertures plus petites. Les filtres ND peuvent également être utilisés pour réduire la profondeur de champ d'une image (en permettant l'utilisation d'une plus grande ouverture) là où cela n'est pas possible en raison d'une limite de vitesse d'obturation maximale.

Au lieu de réduire l'ouverture pour limiter la lumière, le photographe peut ajouter un filtre ND pour limiter la lumière, puis régler la vitesse d'obturation en fonction du mouvement particulier souhaité (flou du mouvement de l'eau, par exemple) et de l'ouverture réglée au besoin (petite ouverture pour une netteté maximale ou grande ouverture pour une faible profondeur de champ (sujet net et arrière-plan flou)). À l'aide d'un appareil photo numérique, le photographe peut voir l'image immédiatement et choisir le meilleur filtre ND à utiliser pour la scène capturée en connaissant d'abord la meilleure ouverture à utiliser pour la netteté maximale souhaitée. La vitesse d'obturation serait sélectionnée en trouvant le flou souhaité à partir du mouvement du sujet. L'appareil photo serait configuré pour ceux-ci en mode manuel, puis l'exposition globale serait ajustée plus sombre en ajustant l'ouverture ou la vitesse d'obturation, en notant le nombre d'arrêts nécessaires pour amener l'exposition à celle souhaitée. Ce décalage serait alors le nombre d'arrêts nécessaires dans le filtre ND à utiliser pour cette scène.

Les filtres à densité neutre sont souvent utilisés pour obtenir des effets de flou de mouvement avec des vitesses d'obturation lentes

Voici des exemples de cette utilisation :

• Mouvement de l'eau flou (par exemple, chutes d'eau, rivières, océans).
• Réduction de la profondeur de champ dans une lumière très vive (par exemple la lumière du jour).
• Lors de l'utilisation d'un flash sur un appareil photo avec un obturateur à plan focal, le temps d'exposition est limité à la vitesse maximale (souvent 1/250e de seconde, au mieux), à laquelle l'ensemble du film ou du capteur est exposé à la lumière en un instant. Sans filtre ND, cela peut nécessiter l'utilisation de f /8 ou plus.
• Utiliser une ouverture plus large pour rester en dessous de la limite de diffraction .
• Réduisez la visibilité des objets en mouvement.
• Ajoutez un flou de mouvement aux sujets.
• Prolongée des expositions de temps .

Les filtres à densité neutre sont utilisés pour contrôler l'exposition avec les objectifs photographiques catadioptriques , car l'utilisation d'un diaphragme à iris traditionnel augmente le rapport de l'obstruction centrale trouvée dans ces systèmes, ce qui entraîne de mauvaises performances.

Les filtres ND trouvent des applications dans plusieurs expériences laser de haute précision car la puissance d'un laser ne peut pas être ajustée sans modifier d'autres propriétés de la lumière laser (par exemple la collimation du faisceau). De plus, la plupart des lasers ont un réglage de puissance minimal auquel ils peuvent être utilisés. Pour obtenir l'atténuation lumineuse souhaitée, un ou plusieurs filtres à densité neutre peuvent être placés sur le trajet du faisceau.

Les grands télescopes peuvent rendre la Lune et les planètes trop lumineuses et perdre en contraste. Un filtre à densité neutre peut augmenter le contraste et réduire la luminosité, rendant ces objets plus faciles à voir.

Variétés

Un filtre ND gradué est similaire, sauf que l'intensité varie sur toute la surface du filtre. Ceci est utile lorsqu'une zone de l'image est lumineuse et que le reste ne l'est pas, comme dans une image d'un coucher de soleil.

La zone de transition, ou bord, est disponible en différentes variantes (doux, dur, atténuateur). Le plus courant est un bord doux et fournit une transition en douceur du côté ND et du côté clair. Les filtres à bords durs ont une transition nette de ND à clair, et le bord de l'atténuateur change progressivement sur la majeure partie du filtre, de sorte que la transition est moins perceptible.

Un autre type de configuration de filtre ND est la roue de filtre ND . Il se compose de deux disques de verre perforés qui ont un revêtement progressivement plus dense appliqué autour de la perforation sur la face de chaque disque. Lorsque les deux disques sont en contre-rotation l'un devant l'autre, ils passent progressivement et régulièrement de 100% de transmission à 0% de transmission. Ceux-ci sont utilisés sur les télescopes catadioptriques mentionnés ci-dessus et dans tout système qui doit fonctionner à 100% de son ouverture (généralement parce que le système doit fonctionner à sa résolution angulaire maximale ).

En pratique, les filtres ND ne sont pas parfaits, car ils ne réduisent pas l'intensité de toutes les longueurs d'onde de manière égale. Cela peut parfois créer des dominantes de couleur dans les images enregistrées, en particulier avec des filtres peu coûteux. Plus important encore, la plupart des filtres ND ne sont spécifiés que sur la région visible du spectre et ne bloquent pas proportionnellement toutes les longueurs d'onde du rayonnement ultraviolet ou infrarouge . Cela peut être dangereux si vous utilisez des filtres ND pour visualiser des sources (telles que le soleil ou le métal ou le verre chauffé à blanc ), qui émettent un rayonnement invisible intense, car l'œil peut être endommagé même si la source ne semble pas brillante lorsqu'elle est vue à travers le filtre . Des filtres spéciaux doivent être utilisés si de telles sources doivent être visualisées en toute sécurité.

Une alternative peu coûteuse et maison aux filtres ND professionnels peut être fabriquée à partir d'un morceau de verre de soudeur. Selon le calibre du verre du soudeur, cela peut avoir l'effet d'un filtre à 10 arrêts.

Filtre à densité neutre variable

Le principal inconvénient des filtres à densité neutre est que différentes situations peuvent nécessiter une gamme de filtres différents. Cela peut devenir une proposition coûteuse, surtout si vous utilisez des filtres à vis avec différentes tailles de filtres d'objectif, ce qui nécessiterait de transporter un ensemble pour chaque diamètre d'objectif transporté (bien que des bagues de surélévation peu coûteuses puissent éliminer cette exigence). Pour contrer ce problème, certains fabricants ont créé des filtres ND variables. Ceux-ci peuvent fonctionner en plaçant deux filtres polarisants ensemble, dont au moins un peut tourner. Le filtre polarisant arrière coupe la lumière dans un plan. Lorsque l'élément avant est tourné, il coupe une quantité croissante de lumière restante, plus les filtres avant se rapprochent perpendiculairement au filtre arrière. En utilisant cette technique, la quantité de lumière atteignant le capteur peut être modifiée avec un contrôle presque infini.

L'avantage de cette approche est la réduction de l'encombrement et des dépenses, mais un inconvénient est une perte de qualité d'image causée à la fois par l'utilisation de deux éléments ensemble et par la combinaison de deux filtres polarisants.

Filtres ND extrêmes

Pour créer des paysages et des paysages marins d'aspect éthéré avec de l'eau extrêmement floue ou d'autres mouvements, l'utilisation de plusieurs filtres ND empilés peut être nécessaire. Cela a eu, comme dans le cas des ND variables, pour effet de réduire la qualité de l'image. Pour contrer cela, certains fabricants ont produit des filtres ND extrêmes de haute qualité. Généralement, ceux-ci sont évalués à une réduction de 10 arrêts, permettant des vitesses d'obturation très lentes même dans des conditions relativement lumineuses.

Évaluations des filtres ND

En photographie, les filtres ND sont quantifiés par leur densité optique ou de manière équivalente leur réduction f-stop . En microscopie, la valeur de transmittance est parfois utilisée. En astronomie, la transmittance fractionnaire est parfois utilisée (éclipses).

• Remarque : Hoya, B+W, Cokin utilisent le code ND2 ou ND2x, etc. ; Lee, Tiffen utilisent le code 0.3ND, etc. ; Leica utilise le code 1×, 4×, 8×, etc.
• Remarque : ND 3.8 est la valeur correcte pour l'exposition solaire CCD sans risque de dommages électroniques.
• Remarque : ND 5.0 ​​est le minimum pour l'observation solaire directe de l'œil sans endommager la rétine. Un contrôle supplémentaire doit être effectué pour le filtre particulier utilisé, en vérifiant sur le spectrogramme que les UV et IR sont également atténués avec la même valeur.

Voir également

• Filtre à densité neutre gradué

Les références

3.

https://www.bestbuyingguide.in/2020/10/what-is-nd-filter-why-should-use-one-7.html?m=1

Liens externes

• Tableau de calcul du filtre à densité neutre
• Filtres à densité neutre et filtres ND gradués
• Filtres à densité neutre : que sont-ils et quand les utiliser ?
• FAQ sur les filtres à densité neutre au forum de photographie Digital Grin