Photographie/Techniques scientifiques/Photographie dans l'infrarouge
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■ préface - SOMMAIRE COMPLET
■ notions fondamentales et conseils pour les débutants
■ aspects esthétiques, thèmes photographiques
■ références scientifiques
■ photométrie, colorimétrie, optique
■ appareils, objectifs, fournitures, accessoires, entretien
■ procédés chimiques
■ procédés numériques
■ caractéristiques physiques des images, densité, netteté
■ compléments techniques et pratiques
■ photographie et vie sociale, histoire, enseignement, institutions, droit...
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[modifier] Généralités
Le domaine de l'infrarouge est beaucoup plus étendu que celui de la lumière visible puisqu'il s'étend de 780 nm à 300.000 nm environ. Tout au long de ce spectre, les propriétés de ces radiations sont fort différentes mais aucune d'entre elles ne peut agir directement sur les surfaces sensibles argentiques « normales », les photons infrarouge ne transportant pas une énergie suffisante pour produire une image latente.
Il est beaucoup plus facile de photographier dans le domaine de l'infrarouge que dans celui de l'ultraviolet. En effet, pratiquement tous les objectifs courants sont transparents pour ce rayonnement, en revanche ils sont généralement opaques pour le moyen ultraviolet, qui ne peut donc être enregistré qu'à l'aide d'objectifs spéciaux.
L'infrarouge constitue une partie très importante du rayonnement solaire et de la lumière émise par les sources lumineuses à incandescence et les arcs électriques. Pendant très longtemps, la photographie dans le domaine de l'infrarouge n'a pas été possible, pas plus d'ailleurs que celle du rouge.
Dans certaines conditions, des émulsions spéciales peuvent être utilisées pour enregistrer une partie de ce spectre invisible, du côté des plus courtes longueurs d'onde, c'est-à-dire dand le domaine qu'il est convenu d'appeler « proche infrarouge ». La sensibilisation de ces émulsions se fait grâce à des colorants de synthèse spéciaux tels que les néocyanines et les cryptocyanines qui permettent d'atteindre 800 à 900 nm. D'autres produits comme les tétra et pentacarbocyanines permettent d'atteindre 1.000 nm mais la manipulation des émulsions devient très délicate et la conservation doit se faire à la température de la neige carbonique, soit environ -70 °C. Ces émulsions « extrêmes » doivent parfois être hypersensibilisées avant usage dans une solution froide d'ammoniaque diluée.
[modifier] Les films du commerce
On trouve actuellement un très petit nombre d'émulsions en noir et blanc et une seule émulsion en couleurs, car dans ce domaine aussi la photographie argentique est aujourd'hui supplantée par les techniques numériques.
Les films infrarouge doivent impérativement être conservés au froid et leur durée de conservation est beaucoup plus faible que celle des films classiques, il faut dans tous les cas les utiliser rapidement et ne pas chercher à faire des stocks.
La granulation est élevée, beaucoup plus que celle des films ordinaires, il faut donc éviter les recadrages trop important qui donneraient des images à structure grossière, et développer dans des révélateurs à grain fin.
[modifier] Les films noirs et blanc
Le film Scienta fabriqué par Agfa-Gevaert offrait une sensibilité jusqu'à 920 nm. On pouvait l'obtenir en bobines de 30 m.
Kodak offrait les films IR 135, vendu en cartouches de 20 poses, et High Speed Infrared, en rouleaux de 30 m.
Le film Orwo NJ 750 pouvait être obtenu en cartouches ou en rouleaux.
[modifier] Les films couleurs
Le film Kodak Ektachrome Aéro Infrarouge 8443. Ce film est conçu pour la photographie aérienne est sensible jusqu'à 950 nm, ce qui interdit de l'utiliser en thermographie. L'infrarouge est traduit par du rouge, le rouge par du vert et le vert par du bleu. Le bleu est obligatoirement éliminé par un filtre jaune.
[modifier] Nécessité de filtres spéciaux
Les films sensibles à l'infrarouge sont également sensibles aux radiations visibles et ces dernières doivent le plus souvent être éliminées par des filtres appropriés. Les filtres Wratten 87, 87 C, 88 A et 89 B semblent pratiquement opaques en lumière visible mais coupent les radiations respectivement à 740, 800, 730 et 680 nm. Naturellement la sensibilité apparente des émulsions aux lumières ainsi filtrées est très variable et des essais sont nécessaires pour déterminer les bons réglages en vue d'une aplication donnée.
[modifier] Matériel de prise de vues
Des substances apparemment opaques, comme le bois, le cuir, l'ébonite, peuvent laisser passer des quantités notables d'infrarouge. Seuls les appareils dont la chambre est entièrement métallique peuvent apporter une sécurité absolue pour éviter que le film soit voilé. Les appareils dotés d'une mesure de l'avancement du film par diode infrarouge sont évidemment inutilisables.
[modifier] Mise au point
Les objectifs ne sont presque jamais corrigés pour l'infrarouge, même ceux dits « apochromatiques », et l'œil n'est d'aucun secours pour la mise au point puisqu'il ne perçoit pas ces radiations. En pratique l'image infrarouge se forme un peu plus loin que l'image visible par rapport à l'objectif qui se comporte donc comme s'il avait une distance focale légèrement plus longue (environ 0,5 %) que celle indiquée. Certains objectifs possèdent un repère spécial sur la bague de mise au point mais cette indication n'est pas forcément bonne car les divers films infrarouge possèdent des caractéristiques très variables des uns aux autres.
Pour déterminer la correction exacte qui convient à un objectif donné, pour un film donné, il faut bon gré mal gré faire des essais. Il sera judicieux lors de cette opération de fixer également l'ouverture du diaphragme et le filtre, ce que l'on oublie trop souvent.
Pour étalonner un objectif, on peut considérer que l'allongement du tirage varie entre f/200 et f/400, f étant bien entendu la distance focale. Il faut bricoler des repères sur la bague des distances pour quantifier plus commodément les corrections.
Avec les appareils dotés d'une mise au point automatique, celle-ci devient inutilisable et il faut au moins pouvoir la débrayer ; à défaut, on tâchera de diaphragmer très fortement pour limiter les dégâts. Les objectifs modernes souvent dépourvus de toute échelle de distances sont inutilisables en photographie infrarouge... Faut-il par ailleurs préciser à l'intention des masochistes qu'il est beaucoup plus rigolo d'étalonner un zoom qu'une focale fixe ?
[modifier] Détermination de l'exposition
L'emploi de filtres très denses qui éliminent presque entièrement le spectre visible provoque évidemment une augmentation considérable des temps de pose par rapport à la photographie conventionnelle. Par ailleurs, dans la mesure où l'infrarouge n'est pas perçu par l'œil, aucune évaluation visuelle n'est possible. Pour compliquer le tout, la proportion d'infrarouge contenue dans la lumière naturelle est extrêmement variable, en fonction de l'heure, de la présence de nuages ou de brume, etc. et les lampes à incandescence en émettent relativement beaucoup plus.
Faute de moyens de mesure appropriés, la seule solution consiste à faire des essais ou à multiplier les poses, que l'on fera comme d'habitude varier en progression géométrique de raison 2, par exemple 1 s, 2 s, 4 s, 8 s, etc. Les posemètres ordinaires ne peuvent donner que des indications très approximatives mais on peut tout de même s'en servir à condition d'apprendre à interpréter leurs indications.
L'idée qui consisterait à munir de filtres destinés à l'infrarouge (Wratten 89 par exemple) un appareil argentique ou un appareil numérique, dans le but de faire des comparaisons ou d'établir des proportions, mérite d'être oubliée définitivement car les caractéristiques des divers systèmes sont bien trop différentes.
[modifier] Traitement des films
Les fabricants préconisent généralement des produits appropriés au développement mais pour les films négatifs noir et blanc tous les révélateurs classiques peuvent a priori convenir. Comme nous l'avons dit plus haut, la granulation est importante et les révélateurs à grain fin seront donc préférés aux autres. On peut également pratiquer une désensibilisation avant le traitement. Le fixage et le lavage n'appellent aucune remarque particulière.
Comme d'habitude, le contraste du film est influencé par la durée du développement. Pour les paysages et les vues aériennes, il faudra donc penser à développer un peu plus longuement que pour les sujets photographiés de près, qui sont par nature plus contrastés.
[modifier] Applications de la photographie dans l'infrarouge
[modifier] Paysage et photographie aérienne
Les émulsions sensibles à l'infrarouge permettent de diminuer dans une large mesure les effets du voile atmosphérique dû aux poussières et aux minuscules gouttelettes d'eau présentes dans les atmosphères brumeuses. Ceci s'explique par le fait que la diffraction et la diffusion de la lumière par ces particules sont d'autant plus intenses que la longueur d'onde est plus courte. Il s'ensuit que les lointains apparaissent avec beaucoup plus de netteté que sur des photographies « normales ». Cet effet déjà visible en photographiant à travers un filtre orangé ou un filtre jaune est nettement accentué grâce aux filtres « noir s» qui autorisent parfois l'enregistrement de montagnes situées à plusieurs centaines de km.
Les paysages photographiés en infrarouge prennent souvent des allures très inhabituelles, qui peuvent aller de la catastrophe à la féerie selon les cas. Le ciel bleu et l'eau, qui renvoient très peu d'infrarouge, sont rendus par des valeurs très sombres, parfois presque noires, de sorte que certains photographies semblent faites au clair de Lune. Le rendu des nuages, en revanche, devient très vigoureux. La lumière diffusée par le ciel est également éliminée et les ombres deviennent très denses. Inversement, la chlorophylle renvoie très bien l'infrarouge, de sorte que les prairies verdoyantes et les feuillages des arbres sont rendus par des tons très clairs et prennent parfois un aspect « givré ».
Ces effets peuvent être simulés : à partir de photographies en couleurs banales, grâce à certains filtres informatiques, on peut obtenir des images d'aspect insolite mais qui ne sont évidemment pas de véritables photographies en infrarouge.
[modifier] Photographie dans l'obscurité
Il est possible d'éclairer une pièce obscure à l'aide d'un rayonnement infrarouge et les prises de vues peuvent alors être faites sans aucun filtre, ce qui permet d'obtenir une sensibilité apparente plus élevée qu'en plein jour. Des lampes spéciales peuvent être utilisées mais des objets suffisamment chauds, comme des fers à repasser électriques, font parfaitement l'affaire à condition d'opérer en pose longue. Les lampes-éclair magnésiques enfermées dans une enceinte munie d'un filtre donnaient de très bons résultats mais les flashes électroniques n'émettent que très peu de proche infrarouge et ne sont donc pas recommandés.
[modifier] Portraits et nus
La photographie des portraits et des nus pose des problèmes car tous les défauts de la peau et les tracés des vaisseaux sanguins superficiels apparaissent exagérés. Les peaux noires paraissent blanches.
[modifier] Applications diverses
- Astronomie : la photographie et la spectroscopie dans l'infrarouge ont permis de nombreuses découvertes, en particulier on a pu ainsi mettre en évidence des astres invisibles autrement.
- Photomicrographie : certaines structures normalement invisibles sont mises en évidence grâce aux radiations infrarouges, comme celles que l'on peut trouver dans la carapace de chitine des coléoptères et autres insectes.
- Médecine : certaines maladies de peau peuvent être diagnostiquées, la structure du système veineux devient apparente sous l'épiderme.
- Reproduction des documents : les taches et le jaunissement des papiers sont atténués ou disparaissent parfois complètement. Il arrive que l'on puisse faire réapparaître des textes écrits sur des papiers carbonisés ou des inscriptions au crayon après qu'elles ont été effacées.
- Authentification des œuvres d'art : on peut déterminer la nature des pigments utilisés et découvrir des structures dissimulées par des couches de vernis jaunis. Les couches de vernis patinées se laissent facilement traverser.
- Expertises judiciaires : la photographie en infrarouge est souvent associée à la photographie dans l'ultraviolet et à la radiographie.
[modifier] Procédés électroniques et thermographie infrarouge
Les progrès de l'électronique ont permis de réaliser des capteurs capables d'enregistrer les images de corps chauds émettant largement au-delà de 1 000 nm.
[modifier] Utilisation des appareils numériques
En 2006 le seul appareil directement utilisable en photographie infrarouge est le Fuji FinePix S3 Pro UVIR. A l'heure actuelle des sociétés vous proposent de modifier un appareil numérique pour accéder à l'infra rouge et ce sur plusieurs marques d'appareils photographiques. Astreos en Europe et Maxmax aux États-Unis effectuent ces modifications.
En 2010 on trouve aussi un appareil destiné à la thermographie, le NEC Thermo Shot F30, dont la sensibilité spectrale s'étend de 8 à 13 µm.
[modifier] Galerie d'images
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Photographie IR d'une chauve-souris Plecotus auritus : Le réseau des vaisseaux sanguins apparaît dans la membrane alaire. |
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Image infrarouge d'un chien : L'infrarouge étant normalement invisible, il est impossible de lui attribuer autre chose que des couleurs conventionnelles mais évidemment fausses. Ici la gamme des couleurs correspond à la gamme des températures, de sorte qu'une mesure, ou tout au moins une évaluation, devient possible. Les zones les mieux irriguées par la circulation sanguine et les moins masquées par le pelage apparaissent logiquement plus chaudes que les autres. |
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Image infrarouge de la Voie Lactée : |
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Le centre de la Voie Lactée en infrarouge : |
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La nébuleuse d'Orion : On voit ici en parallèle une image en lumière visible et une image IR obtenues grâce au télescope Hubble. |
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Pleine Lune en infrarouge : |
[modifier] Bibliographie
- AUVILLAIN, Robert .- Photographie en infrarouge. In : Photo-Ciné-Revue, mai 1961, pp. 117-120.
- KISSELBACH, Théo .- La photographie à l'infrarouge. In : Leica Fotografie, n° 1, 1969, pp. 36-38.
