Le Crop Factor : Rappels essentiels

Qu’est-ce que le  "Crop Factor" ? 

Qu'est-ce que le Crop Factor ? De nombreux étudiants et professionnels du cinéma sont parfois confrontés à des interrogations concernant la notion technique de Crop Factor.

Le phénomène est en réalité assez simple à constater. Si vous montez une même focale sur deux caméras différentes, vous pourrez constater qu’il existe une différence d’angle de champ, c’est-­à­-dire une différence de valeur de cadre.

Par exemple, si vous utilisez un objectif 50mm (représenté en rouge sur le schéma 1) sur une ARRI ALEXA et que vous mettez le même objectif sur une Blackmagic Pocket, vous vous rendrez compte que le cadre n’est pas le même : vous aurez un plan large sur l’ALEXA alors que vous aurez un plan serré sur la Blackmagic Pocket. C’est l’effet du "Crop Factor".

Ainsi, pour avoir le même cadre que la Blackmagic Pocket avec une ALEXA, il faudrait utiliser un objectif 100mm. Vous pourriez alors dire que le 50mm est en fait un 100mm avec la Blackmagic Pocket, et c’est à ce moment là que les confusions commencent.

Pour éclaircir tout ça, il faut repartir du point de départ et revenir concrètement à ce qu’est une caméra.

Quand vous filmez, vous utilisez toujours un couple qui se compose d’un objectif et d’une caméra.

Ces deux parties sont parfaitement dissociables et ont chacune leurs particularités, mais c’est la combinaison de ces deux parties qui permet de créer une image. Changez l’une des deux, et votre image sera différente.

L'objectif 

Concentrons-nous tout d’abord sur l’objectif. Un objectif est un système optique composé de plusieurs lentilles.

Les lentilles sont séparées en deux blocs : un bloc avant et un bloc arrière. La lumière va entrer par l’élément avant, et l’objectif va alors créer à l’arrière un “cercle image” (l’image créée est en réalité inversée, mais par souci de clarté, les futurs schémas de cet article représenteront une image non-­inversée).

Chaque objectif a plusieurs particularités. L’une d’entre elles est ce que l’on appelle la distance focale, ou simplement “focale”. La focale est exprimée en mm (c’est cette valeur que vous utilisez quand vous parlez d’un 25mm, ou d’un 50mm, ou d’un 135mm).

C’est cette valeur qui va déterminer l’angle de champ de l’objectif. Concrètement, si vous utilisez une courte focale, un 18mm par exemple, l’angle de champ de l’objectif va être très large. Plus vous augmentez la focale, plus l’angle de champ se resserre. Ainsi, si vous ne bougez ni la caméra ni le sujet, vous aurez un plan large au 18mm, un plan moyen au 50mm, et un plan serré au 100mm.

Mais attention : comme vous le voyez, ce n’est pas le cercle image de l’objectif qui devient plus ou moins large, mais bien son contenu. Il est important de se le rappeler pour la suite.

 

La caméra

Laissons de côté l’objectif quelques instants et concentrons-­nous sur la deuxième partie du couple : la caméra.

Le but de la caméra est en réalité très simple : capturer et enregistrer l’image créée par l’objectif.
 En pellicule, la caméra vient placer la pellicule dans une fenêtre, et l’image s’imprime alors sur la pellicule grâce à une réaction chimique. En numérique, la pellicule est remplacée par ce qu’on appelle un capteur.

Pour résumer, le capteur est un élément qui permet de convertir la lumière en signal vidéo. C’est donc ce capteur qui va recevoir l’image créée par l’objectif et la convertir en une image numérique qui pourra alors être visualisée sur un moniteur et enregistrée sur une carte.

Le point essentiel à savoir ici, c’est que toutes les caméras n’ont pas un capteur de même taille.

Maintenant que nous avons détaillé ces deux éléments, rappelons ce que nous avions dit au début : tout se joue dans la combinaison de nos deux parties : l’objectif et la caméra (et plus précisément, le capteur de la caméra).

Comme nous l’avons vu, l’objectif va créer un cercle image. Ce cercle image est projeté sur le capteur. Il faut donc bien sûr que le capteur soit entièrement à l’intérieur du cercle image, sans quoi les coins qui ne sont pas dans le cercle image, ne recevant pas de lumière, seront noirs. C’est ce qu’on appelle “le vignettage”.

En regardant sur un moniteur le signal qui sort de la caméra, nous voyons donc logiquement la partie du cercle image qui se trouve à l’intérieur du capteur.

Si l’on change la focale, le contenu du cercle image change, donc ce que voit le capteur change aussi. On va alors avoir dans la caméra un plan plus ou moins large. Voici une image au 25mm, une image au 50mm, et une image au 100mm.

Avec tous ces éléments en main, il est maintenant très simple de comprendre ce qu’on appelle le "Crop Factor".

Capteurs et tailles de capteurs

Comme nous l’avons vu, toutes les caméras n’ont pas un capteur de la même taille.

- Le 2⁄3" est généralement utilisé dans les caméras dites ENG qu’utilisent les journalistes,

- Le Super 16, qui vient des pellicules 16mm et que l’on retrouve dans des caméras comme la Blackmagic Pocket

- Le Super 35, issu des caméras pellicules 35mm et qui constitue la norme dans le monde du cinéma avec des caméras comme la Sony F65 ou F55 ou l’ALEXA de ARRI

- Le 24x36, aussi appelé Plein Format, qui est un format venant surtout du monde de la photo, et qui se retrouve dans le Canon 5D par exemple.

Il existe en réalité encore beaucoup d’autres formats, que cela soit en pellicule ou en numérique, et certaines caméras comme la RED Epic peuvent utiliser une plus ou moins grande partie de leur capteur.

Comparaisons de couples Objectif / Caméra

Reprenons donc notre couple. Un objectif, qui produit un cercle image, et une caméra avec un capteur qui prend une section de ce cercle image.

Sur le schéma suivant, je compare deux couples. L’objectif reste toujours le même, mais je change de caméra : à gauche, l’objectif est associé à une ARRI ALEXA (capteur de taille Super35), et à droite à une Blackmagic Pocket Cinema Camera (capteur deux fois plus petit, de taille Super16).

Comme dans les deux situations présentées ci-dessus mon objectif reste le même, le cercle image projeté est donc lui aussi exactement le même, mais dans un cas il est capté par un capteur Super35, et dans l’autre par un capteur Super16. Ainsi, la section du cercle image enregistrée par le capteur de la Blackmagic Pocket va être plus petite. Autrement dit, la caméra capturera un plan plus serré, alors qu’on a bien montré que la focale reste exactement la même.

Voilà pourquoi, en gardant le même objectif, on obtient un plan différent, plus ou moins serré, selon la taille du capteur de la caméra qu’on utilise.

Maintenant, comparons les images enregistrées par des couples (objectif / caméra) différents :

On constate qu’en terme de taille de plan, c’est à dire d’angle de champ, le couple (25mm / capteur Super16) équivaut à un couple (50mm / capteur Super 35). Voilà pourquoi on entend parfois qu’un 50mm en Super 16 est un 25mm en Super 35. Mais concrètement, c’est faux. Un 50mm restera toujours un 50mm, et gardera toujours toutes ses caractéristiques. C’est simplement la caméra avec laquelle on le combine qui déterminera la section du cercle image qui sera enregistrée, et qui donnera donc un plan plus ou moins large.

C’est précisément cela que l’on appelle le "Crop Factor". “Crop” est un mot anglais qui peut se traduire par “recadrer”. Car c’est précisément ce que l’on fait : à partir d’une image de base, on n’en prend qu’une petite section, on recadre, exactement comme on le ferait sur un logiciel de retouche d’image.

On exprime alors le Crop Factor avec un multiplicateur qui indique à quel point on recadre. Quand on parle par exemple d’un Crop Factor x2, cela signifie que les dimensions de l’image finale sont 2x fois plus petites que les dimensions de l’image de base.

Mais c’est surtout la conséquence de cela qui nous intéresse. Le Crop Factor est en effet avant tout utilisé pour calculer les focales d'objectifs dont on va avoir besoin pour obtenir un angle de champ équivalent à ce qu’on connait habituellement. Imaginons un cadreur ayant l’habitude de travailler avec un Canon 5D, qui possède un capteur Plein Format. Il sait donc à peu près à quoi correspondent ses focales, il sait par exemple qu’à une distance donnée, il aura un plan large avec un 24mm. Cette personne prépare maintenant un projet en Blackmagic Pocket, qui a un Crop Factor x3 environ. Grâce à cette donnée, il sait que la Pocket ne capturera qu’une petite section de l’image qu’il aurait eu avec un 5D. Le cadre qu’il aura avec son 24mm sur une Blackmagic Pocket aura donc l’angle de champ d’un 72mm sur son Canon 5D (24mm x 3).

S’il veut retrouver le plan large qu’il avait au 5D avec un 24mm, il faudrait donc utiliser sur la Blackmagic un 8mm (24mm / 3). C’est principalement de cette manière qu’on utilise le Crop Factor.

Dernières considérations

Pour finir, voici plusieurs choses auxquelles faire attention :

Tout d’abord, comme nous l'avons vu, le Crop Factor est un multiplicateur, un rapport. Cela signifie qu’il est essentiel de savoir de quelle image de référence on part quand on définit la valeur du Crop Factor. Par exemple, une Blackmagic a un Crop Factor x3 par rapport à un appareil photo Plein Format car la largeur de l’image de la Blackmagic est 3 fois plus petite que celle d’un appareil photo Plein Format. L’angle de champ d’un 24mm sur une Pocket sera donc équivalent à celui d’un 72mm sur un Canon 5D. Mais si on compare une Blackmagic à une ALEXA, la largeur de l’image est seulement 2x plus petite. L’angle de champ d’un 24mm sur une Alexa sera donc équivalent à l’angle de champ d’un 48mm sur une Pocket, et le Crop Factor n’est donc plus que x2. Il est donc essentiel, quand on vous donne des informations sur le Crop Factor, de savoir à partir de quelle référence ce Crop Factor est calculé.

Il faut aussi toujours bien se rappeler que les particularités d’un objectif ne change pas. Ainsi, un 24mm sera toujours un 24mm (contrairement à ce que l'on peut entendre parfois). C’est simplement en fonction de la caméra avec laquelle on l’associe que ce 24mm aura un angle de champ plus ou moins large.

Cela signifie aussi que toutes les autres particularités de l’objectif ne changeront pas. On sait par exemple que plus on allonge la focale, moins on a de profondeur de champ. On sait aussi que plus la focale est longue, plus les perspectives sont écrasées. Cela dépend uniquement de l’objectif, et non pas de la caméra avec laquelle il est combiné. Ainsi, un 50mm aura toujours la profondeur et le rendu de perspective d’un 50mm, quelle que soit la caméra avec laquelle on le combine.

Il faut donc finalement toujours se rappeler à quel niveau le Crop Factor agit. Un objectif crée toujours la même image. Ce n’est qu’ensuite, en fonction de la taille de capteur que l’on utilise, que l’on va capturer une plus ou moins grande partie de cette image.

Dernière précision pour les pointilleux...

Cette précision n’est pas vraiment en lien avec le Crop Factor mais plutôt avec la valeur de focale d’un objectif. Elle est surtout importante dans des situations très particulières pour lesquelles on souhaite faire des calculs d’angle de champ précis (3D stéréoscopique, effets spéciaux, décors exigus et/ou sur mesure...).

Concernant la valeur de focale d’un objectif, j’ai répété à plusieurs reprises qu’un 50mm était toujours un 50mm. Pour être plus précis, cela signifie qu’un objectif aura toujours exactement les mêmes caractéristiques, et donc la même focale, quelle que soit la caméra avec laquelle on l’utilise. Il faut cependant faire attention à la valeur elle­-même. En effet, plusieurs paramètres font que la valeur communiquée par un fabricant de focale n’est pas toujours “scientifiquement” exacte et peut parfois varier des plusieurs millimètres, surtout entre deux constructeurs différents. Elle peut également évoluer sur certaines optiques en fonction de la distance de mise au point.

Or cette valeur focale mathématique est utilisée pour les calculs d’angle de champ. Ainsi, si vous êtes amené à faire des calculs précis d’angle de champ en préparation de tournage, il est toujours préférable de faire des essais et de mesurer soit même l’angle de champ d’un couple caméra / objectif. Attention : à ce jour, les applications Internet ou pour smartphone ne prennent pas en compte ces décalages et peuvent vous donner des résultats approximatifs.