Si vous vous intéressez aux reflex numériques, vous avez forcément vu ou entendu une mention à la fameuse "équivalence focale 35mm". Pour résumer rapidement, on vous explique que si vous montez un objectif sur un reflex numérique équipé d'un capteur APS-C, c'est à dire ce qui équipe les boîtiers grand public ou semi-professionnels, il faut multiplier sa longueur focale par généralement 1.5 pour obtenir la focale effective. Donc que si vous montez un 200mm sur ce boîtier, vous obtiendrez l'équivalent d'un 300mm monté sur un boîtier 24x36 ou Full Frame.
C'est beau, c'est magique. Enfin quand même, quand on est un peu curieux, ou qu'on a fait un peu d'optique, on ne peut que se demander par quel miracle une valeur propre à l'objectif, sa longueur focale, se trouverait affectée par une modification de la taille de la surface sensible au niveau du boîtier. Comme plein de choses dans la vie, c'est bien sûr un résumé un peu rapide pour expliquer la réalité. Raccourci largement exploité par certains marketeux...
En fait, considérant l'introduction, vous aurez deviné qu'il ne s'agit aucunement d'un changement de longueur focale. Cette valeur est en effet intrinsèque à l'objectif et reste strictement la même quelle que soit la taille de votre capteur. C'est un peu comme si vous affirmiez que la longueur focale d'une lentille change parce que vous avez divisé par deux la taille de l'écran qui est derrière... La conservation de cette longueur focale signifie en particulier que le plan focal, au niveau duquel se situe le capteur, se trouve toujours à la même distance de la monture[1]. Il n'y donc aucune raison qu'on obtienne le moindre grossissement optique induit par le changement de taille du capteur. Alors il vient d'où[2] ce fameux facteur 1.5 ?
En fait, il s'agit d'une modification de l'angle de vue. En effet, si vous considérez le faisceau de lumière qui entre dans votre objectif et qui illumine la totalité du capteur, son angle d'ouverture dépend directement de la taille de la surface sensible. Plus cette dernière est grande, plus le faisceau est ouvert. Ce qui veut dire que ce dernier sera plus ouvert pour un capteur Full Frame que pour un capteur dont les dimensions sont plus petites. Ce qui est le cas du format APS-C, avec un facteur de réduction d'environ 1.5, à savoir notre fameux facteur. En fait, ce facteur varie d'un constructeur à l'autre selon les tailles de capteur. Ainsi, sur mon K20d, le facteur est de 1.54 contre 1.53 sur mon K100d. Chez Nikon, c'est plutôt 1.5 contre 1.6 chez Canon. Sans parler des autres formats qui n'ont possiblement même pas le même rapport longueur/largeur...
Pourquoi est-ce qu'on retrouve ce facteur sous forme d'équivalence 35mm ? Si vous regardez ce qui se passe au niveau du capteur, une image enregistrée par un capteur APS-C sera en fait une partie, le centre, de l'image qu'aurait enregistré un capteur 24x36 placé au même endroit. Maintenant, si on ramène l'image capturée par le capteur APS-C à la même taille que celle prise au 24x36, donc qu'on la zoom d'un facteur 1.5, on a effectivement l'impression que la première a été prise avec une focale plus longue que la seconde. Ce qui n'est pas le cas, puisqu'il ne s'agit en réalité que d'un effet de recadrage.
Évidemment, dire qu'une image prise à l'APS-C n'est que le centre d'un cliché pris au 24x36, ce n'est pas super sexy, bien que ce soit complètement ce qui se passe. Alors on préfère parler de focale ou de grossissement équivalents. Ce qui, quand on compare deux clichés de même taille, revient à implémenter un effet de zoom numérique sur tous les clichés. Or on sait depuis longtemps ce que pensent les utilisateurs des zooms numériques, d'où leur progressive disparition du marché au profit de véritables zooms optiques. En gros, cette équivalence correspond en tout point à ce que vous pourriez faire avec The Gimp, Photoshop ou tout autre logiciel de manipulation d'image vous permettant de travailler sur un fichier RAW. Ainsi, si vous prenez une image capturée avec un capteur Full Frame, l'extraction de la zone centrale de taille 16x24 vous donnerait exactement, à densité de pixel égale, ce qu'aurait effectivement pris un capteur APS-C.
D'ailleurs, on voit bien que les objectifs spécifiquement développés pour les capteurs APS-C, c'est à dire avec des diamètres restreints à cette taille de capteur et donc incompatibles avec les capteurs Full Frame parce qu'entraînant un effet de vignettage[3], sont affublés de leur véritable longueur focale, et non de leur focale supposée équivalente. Il est également assez intéressant de constater que des boîtiers Full Frame comme le D700 de Nikon intègrent à présent le passage automatique au format APS-C quand on les monte avec un tel objectif. Ce qui évite à l'utilisateur d'avoir à recadrer lui-même.
Mais sur ce dernier boîtier qui dispose d'un capteur de 12Mpixels, considérant que la réduction de surface quand on opère en mode APS-C, on n'obtient des clichés dont la résolution n'est plus que de 5.3Mpixels. L'impact au niveau des images est donc évident : à densité de pixels égale, un cliché pris sur APS-C est nettement moins précis que le même cliché pris à "focale équivalente" sur Full Frame. D'autres facteurs entreront aussi en compte, parmi lesquels la qualité de construction de l'objectif qui influe directement sur son pouvoir de résolution ou piqué dans le jargon. En outre, à cadrage égal, la profondeur de champ sera plus importante avec un capteur plus petit[4], ce qui modifie l'effet obtenu de manière notable, voire donne de bien mauvaises surprises en macro par exemple lors du passage du compact au reflex, voire à l'argentique...
Donc non, quand on shoote à 200mm sur APS-C, on ne sort pas la même chose que sur Full Frame à 300mm. Même s'il est pratique de formuler les choses ainsi...
Notes
[1] C'est heureux, et c'est ce qui permet de monter les mêmes objectifs sur différents boîtiers de même monture, quelle que soit la taille de la surface sensible...
[2] <cc>
[3] Voire même de tunnel.
[4] voir l'explication complète sur l'article qui va bien chez Wikibooks.