La distorsion est probablement l’aberration optique la plus connue du grand public. Elle est principalement associée aux ultra grands-angles et aux fisheyes, mais ne se limite pas à ces objectifs.

Qu’est-ce que la distorsion ?

Définition

La distorsion désigne l’ensemble des déformations géométriques créées par un objectif photographique qui modifient le grossissement en fonction du champ.

Le grossissement d’une optique désigne la taille relative de l’image par rapport au sujet photographié. En théorie, pour une focale donnée, ce grossissement devrait être parfaitement identique en tout point de l’image. Pour simplifier, si on photographie un objet, on s’attend à ce que la taille de cet objet ne varie pas quelle que soit sa position dans l’image. La distorsion est l’aberration qui opère cette variation de taille en fonction de la position dans l’image.

comprendre la distorsion photoLes distorsions visibles sur notre mire du Sony FE 16-35 mm f/2,8 G Master à 16 mm.

Signalons au passage que la distorsion agit pour toutes les couleurs, mais pas forcément de manière identique (la distorsion peut être plus prononcée dans une couleur plutôt qu’une autre).

D’où vient la distorsion ?

La distorsion est optiquement créée par la combinaison des différents groupes optiques dont le grossissement est différent. L’une des principales règles utilisées pour limiter la distorsion est le principe de symétrie. Si l’optique est symétrique par rapport au diaphragme, alors théoriquement la distorsion est nulle. C’est l’une des raisons des faibles distorsions des formules de type Double Gauss qui sont très symétriques.

Malheureusement, la symétrie d’une optique a ses limites et il est difficile de réaliser un ultra grand-angle avec un système optique symétrique.

Comment la caractériser ?

La mesure de la distorsion s’effectue en pourcentage et caractérise l’écart entre la position du coin de l’image par rapport à sa position dans le cas d’une image idéale. Ce pourcentage est positif dans le cas d’une distorsion en coussinet et négatif dans le cas d’une distorsion en barillet. Les valeurs typiques pour des focales fixes standards sont inférieures au pourcent, voire quelques pourcents pour les grands-angles.

Le problème de cette mesure en pourcent, c’est qu’elle ne dit qu’une partie de l’histoire dans de nombreux cas. Idéalement, il faudrait représenter une courbe de distorsion en fonction de la distance au centre de l’optique afin d’avoir une idée plus précise du problème.

comprendre la distorsion photoÉvolution de la distorsion avec la distance au centre du champ – source Edmund Optics.

Comme vous pouvez le constater, la distorsion augmente à mesure que l’on s’éloigne du centre de l’image. Cette augmentation n’est pas linéaire, mais quadratique : doubler la distance, c’est quadrupler la distorsion. Si une optique plein format présente une distorsion visible sur capteur APS-C, elle en présentera encore davantage sur capteur plein format.

Les types de distorsions

Pour visualiser les distorsions et leur impact, le plus simple est d'observer comment elles déforment les lignes d'un rectangle.

Barillet

Comme son nom l’indique, la distorsion en barillet tend à arrondir le centre de l’image.

comprendre la distorsion photoDistorsion en barillet.

Coussinet

La distorsion en coussinet affine le centre de l’image.

comprendre la distorsion photoDistorsion en coussinet.

Moustache et distorsions complexes

Dans le meilleur des mondes, la distorsion serait purement barillet ou purement coussinet. Hélas, ces deux aberrations se cumulent parfois pour produire de la distorsion en moustache.

comprendre la distorsion photoDistorsion en moustache.

Une manière encore plus simple de comprendre comment la moustache combine barillet et coussinet consiste à visualiser le pourcentage de distorsion sur l'ensemble de l'image.

comprendre la distorsion photoComparaison des distorsions en barillet et en moustache – source Edmund Optics.

Le problème de la distorsion en moustache, c’est qu’elle est beaucoup plus difficile (pour ne pas dire impossible) à corriger au développement des images. Certaines solutions “sur-mesure”, comme les profils d’optiques, permettent une bonne correction, mais les options de base ne permettent pas de la corriger.

Distorsion ou anamorphose de volume ?

L’anamorphose de volume n’est pas à proprement parler une distorsion. C’est un effet géométrique qui n’est présent que sur les courtes focales en raison du très large angle de vue offert. En bord d’image, les rayons lumineux arrivent avec un angle très important et changent donc la perception des volumes.

comprendre la distorsion photoAnamorphose de volume, visible sur un portrait de groupe – source DxO

Cet effet est visible pour les focales inférieures au 24 mm et se cumule à la distorsion.

Comment l’éviter et la corriger ?

Choix des objectifs

Comme nous l’avons évoqué, les courtes focales présentent de l’anamorphose de volume, indépendamment de la distorsion.
Pour ce qui est de la distorsion, il n’y a pas de principe physique qui lie distorsion et focale. En témoigne le récent 12 mm Laowa à distorsion nulle. Pourtant, elle est souvent plus visible sur les grands-angles.

Quelles valeurs de distorsion sont acceptables ?

Comment souvent en photographie, la réponse est grandement liée à votre usage. Pour les photographes d’architecture, 0,5 % est déjà visible. Pour un usage plus général, jusqu’à 1-2 % les photos sont tout à fait acceptables.

Dans le cas des zooms, on constate souvent que la distorsion est plus sensible : il est plus difficile de la corriger pour un ensemble de focales que pour une seule. Afin de la minimiser, les concepteurs font passer la distorsion d’un type à l’autre sur la plage de zoom. Le plus souvent, la distorsion est en barillet du côté des focales courtes et en coussinet pour les longues focales.

Correction de la distorsion

Il est possible de corriger les distorsions en barillet et en coussinet assez simplement. La plupart des logiciels de traitement photo proposent une option manuelle pour le faire.
Certaines applications comme Adobe Lightroom ou DxO Optics Pro utilisent des profils qui ont été calibrés en laboratoire. A priori, c’est la meilleure solution pour lutter contre les distorsions complexes (moustache) ou dans le cas des zooms.

Références

→ Distorsion – Ressources Optiques d'Edmund Optics (anglais)
→ Anamorphose de volume – DxO
→ The New Manual of Photography – John Hedgecoe

Timothée Cognard

Ingénieur en Optique de formation, photographe de coeur... Collectionneur compulsif de focales fixes. Ses publications 

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