I) Prise de Vue
II) Projection lumineuse et synthèse du mouvement
III) Principe de la caméra






I) Prise de Vue

Avant de devenir un art et une industrie, le cinéma est une somme de techniques. Du XVIIIe siècle à nos jours, mais surtout au XIXe siècle, une suite de découvertes aboutit à la mise au point des premières caméras.
Par un brevet en date du 13 février 1895, les frères Lumière, Auguste et Louis, devenaient les inventeurs du cinématographe.

On peut définir le cinéma comme l’ensemble des techniques qui permettent la reproduction du mouvement photographié par projection lumineuse.
Trois techniques concourent à cette réalisation : la projection lumineuse ; l’analyse photographique du mouvement ; la synthèse du mouvement.

Avant l’invention des frères Lumière, les chercheurs avaient envisagé déjà le problème du cinéma sonore et parlant. L’enregistrement du son était possible (Edison). Mais il fallut attendre 1928 pour obtenir une solution pratique et industrielle au délicat problème de l’enregistrement et de la reproduction du son et de l’image synchrones, par impression photographique du son sur la pellicule image.
On peut considérer aujourd’hui que le cinéma muet était un infirme, attendant que lui soit rendue la parole. Les films du cinéma muet étaient projetés avec accompagnement musical dans la salle, et Dreyer, tournant sa Passion de Jeanne d’Arc, faisait parler ses acteurs comme si le son était déjà là. De 1930 à 1950, les techniques du cinéma n’ont pas subi de perfectionnements décisifs.
Puis les caméras sont devenues plus légères, les émulsions photographiques plus sensibles, ce qui a permis de réduire les éclairages (mais non leur répartition), leur définition s’est améliorée et les émulsions couleur ont atteint une grande fidélité.

En 1953, à cause de la concurrence du « petit écran », le cinéma crée de nouveaux formats de projection et de prise de vues (panoramique et CinémaScope notamment). Le relief technique réalisable n’a jamais pu s’imposer dans les salles.
Depuis l’apparition du cinéma sonore, l’enregistrement et la reproduction se faisaient uniquement sous forme de pistes photographiques ; la qualité de la reproduction finale était très moyenne et souffrait d’un bruit de fond important.
L’enregistrement magnétique apparaît au cinéma dans les années 1950 et modifie profondément les habitudes, tant à la prise de son qu’au mixage où il devient possible d’écouter instantanément ce que l’on vient d’enregistrer. À la même époque apparaissent des copies à pistes magnétiques (quatre pistes sur les copies 35 mm et six pistes sur les copies 70 mm), qui ont permis d’améliorer sensiblement la qualité de la reproduction sonore et de mettre en place des procédés de diffusion multicanaux dans les salles.

Les copies 35 mm à pistes magnétiques ont aujourd’hui disparu au profit des copies à piste photographique enregistrées selon le procédé Dolby Stéréo.
Les copies 70 mm à pistes magnétiques sont toujours exploitées, principalement en raison de la qualité qu’elles apportent sur le plan de l’image.

Une amélioration marquante apparaît avec la mise sur le marché, dans les années 1970, par la société Dolby, d’un procédé d’enregistrement et de restitution multicanaux appliqué au cinéma à partir de copies comportant une piste photographique double (deux canaux) compatible avec la reproduction standard (monophonique) employée jusqu’alors dans les salles.
Ce procédé s’est rapidement imposé mondialement en raison de l’amélioration de qualité qu’il apportait. Le succès commercial du procédé réside à la fois dans ses performances et dans son universalité : les copies Dolby Stéréo peuvent être lues sur des équipements mono traditionnels sans aucune modification, avec bien sûr une qualité moindre, mais elles restent parfaitement audibles.

Récemment, dans les années 1990, le son numérique, déjà employé depuis quelques années pour les prises de son, est adapté à la reproduction dans les salles de cinéma. Le principe du cinéma s'est heurté à de nombreux problèmes : tout d'abord le principe de projection, ensuite le principe d'enchaînement d'images basée plus ou moins sur la photographie, et enfin, le plus important, le principe qui permet d'enregistrer les images.

II) Projection lumineuse et synthèse du mouvement

1) Lanterne magiques

Bien longtemps avant l’invention du cinématographe, on savait projeter des images grâce à la lanterne magique. Platon en avait eu l’idée avec son "mythe de la caverne" (République, VII).
Léonard de Vinci parle déjà de la chambre noire et dessine une lanterne de projection. D'autres ont fait des recherches. En tout cas, au XVIIe siècle, le mathématicien danois Wangenstein met au point une lampe de projection par lumière artificielle (1660). En 1798, on note à Paris des spectacles de projections animées (fantasmagories) réalisés par Robertson. Mais ce n’est pas encore le cinéma.

Deux problèmes sont à résoudre : l’analyse et la synthèse du mouvement. Paradoxalement, il fallait découvrir d’abord la synthèse du mouvement pour chercher ensuite les moyens de l’analyser photographiquement.

2) La persistance rétinienne et son utilisation

Cette synthèse n’est possible qu’en fonction de la limitation des sens humains.
Il n’y a pas à proprement parler de machine capable de faire la synthèse du mouvement. C’est à partir d’une suite d’images fixes, d’une discontinuité, que l’œil crée du mouvant et du continu.

"L’œil ne possède qu’un pouvoir de séparation étroitement limité dans l’espace et le temps. Un alignement de points très proches les uns des autres est perçu comme une ligne, suscite le fantôme d’une continuité spatiale. Et une succession suffisamment rapide d’images distinctes, mais peu différentes, crée, par suite de la l'enteur et de la persistance des sensations rétiniennes, un autre continu, plus complexe, spatio-temporel, lui aussi imaginaire" (Jean Epstein, L’Intelligence d’une machine).

Si la limitation du pouvoir de séparation de l’œil permet la photographie, la fameuse persistance rétinienne permet le cinéma et la télévision. Une perception sensorielle persiste quand l’excitation disparaît. Cette persistance est de l’ordre d’un tiers de seconde. Pour l’œil, elle varie avec l’éclairement, la fréquence des excitations, le temps de perception.
On admet qu’une impression de continuité est obtenue à partir de seize excitations par seconde. Le cinéma parlant portera cette cadence à vingt-quatre projections par seconde, et la télévision à vingt-cinq, pour des raisons de synchronisation des caméras et récepteurs avec la fréquence du courant d’alimentation (50 périodes/seconde). Reste à découvrir l’analyse photographique du mouvement.

3) L’analyse photographique du mouvement

Beaucoup de chercheurs, principalement des physiologistes, ont réussit, dès 1852, à analyser photographiquement le mouvement, par une suite d’instantanés. Mais leurs techniques font appel à un matériel encombrant (plaques photographiques et installation de plusieurs appareils, ou plaques rotatives).
Dans les deux cas (Muybridge, 1878, et Étienne Marey, "fusil photographique", 1882), on ne peut enregistrer qu’un phénomène de très courte durée.

Lorsque les pellicules photographiques de Celluloïd remplacent les plaques de verre, en 1869, l’invention du film devient possible. Imitant les bandes de papier perforé utilisées par Reynaud dans son praxinoscope, Edison enregistre en 1890 les premières vues photographiques sur film perforé (Kinetograph).
Ce film de 35 mm de largeur restera le format standard de toutes les pellicules de type professionnel. Il lance aussitôt sur le marché ce qu'on appelle aujourd’hui une visionneuse pour ses films (le Kinetoscope).
C’est alors que les frères Lumière apportent une solution définitive, pratique et simple, à l’ensemble des problèmes : enregistrement, projection, analyse et synthèse du mouvement. Leur cinématographe est la première caméra fabriquée industriellement et qui permet sans modification de projeter les films.

La première démonstration a lieu le 28 décembre 1895 à Paris. Aujourd’hui encore, les caméras les plus perfectionnées, ainsi que les appareils de tirage des copies et de projection, fonctionnent sur le principe de la caméra des frères Lumière.

III) Principe de la caméra

1) Découverte de la caméra et problèmes d’obturateur

Voici comment les frères Lumière présentent le fonctionnement de leur cinématographe : "Le mécanisme de cet appareil a pour caractère essentiel d’agir par intermittence sur un ruban régulièrement perforé de manière à lui imprimer des déplacements successifs séparés par des temps de repos pendant lesquels s’opère soit l’impression, soit la vision des épreuves [...] Les perforations de ce ruban, disposées sur les deux bords, à distance égale, peuvent être traversées par des pointes [...]. Le ruban est entraîné vers le bas par la descente de ces pointes qui, dans leur mouvement ascensionnel, se soulèvent au contraire pour le laisser au repos".

L’entraînement saccadé doit être synchronisé avec le passage, entre le film et l’objectif, d’un obturateur, semi-circulaire. En effet, si le film reste exposé pendant le temps de descente, l’image enregistrée devient floue.
L’exposition ne doit avoir lieu que pendant l’instant où le film est absolument immobile (au moment où la griffe d’entraînement remonte à sa position de départ).

L’obturateur tournera à raison d’un tour par image, donc, dans le cas particulier du cinéma professionnel, 24 tours/seconde. On voit qu’un secteur de disque de 1800 d’ouverture correspond à une exposition de 1/48e de seconde.
En réduisant l’ouverture de l’obturateur (de 180 à 00), on réduit le temps de pose du film (principe de l’obturateur variable des caméras modernes).

2) Autres parties de la caméra

Une caméra se compose ensuite d’un moteur d’entraînement, d’un système de chargement (bobine débitrice et réceptrice), d’un système de visée, d’un ou plusieurs objectifs et d’organes de réglage et d’accessoires.

  • Le moteur
    La caméra des frères Lumière était actionnée à la main, par une manivelle. Plus tard, l’usage des moteurs, à ressort (type phonographe), puis électriques, se généralise. Dans le cas du cinéma sonore, le moteur de la caméra doit être rigoureusement synchronisé avec celui de l’appareil d’enregistrement du son. Ces moteurs peuvent être de deux types : soit du type alternatif synchrone avec le réseau (dans ce cas, le problème du synchronisme avec la prise de son se trouve simplifié) ; soit du type continu, à vitesse stabilisée, mais réglable.

  • Le chargeur
    Dans les caméras de reportage, le chargeur contient très peu de film (de 30 à 120 m en 35 mm) pour limiter le poids et l’encombrement. La caméra doit être rechargée fréquemment. En studio, les caméras sur pied sont équipées de chargeurs de 300 mètres permettant onze minutes d’autonomie.

  • La visée
    Elle s’effectue dans les caméras modernes grâce à un miroir entre l’objectif et le film. Ce système, appelé visée réflexe, évite toute erreur de parallaxe : l’image obtenue dans le viseur est rigoureusement celle qu’enregistre le film.

  • 3) La visée reflex

    Deux systèmes de visée reflex sont en concurrence.

    Le premier, à prisme diviseur (Paillard-Bolex) ou à lamelle (Pathé Wébo, aujourd’hui disparu), semi-réfléchissant, renvoie d’une manière permanente vers le viseur une très faible partie de lumière provenant de l’objectif (environ 5%). Ce système assez peu lumineux a surtout l’inconvénient d’introduire sur le parcours des rayons lumineux servant à former l’image à impressionner, un élément optique inutile donc nuisible à la meilleure transmission possible ; il est moins onéreux que le reflex à obturateur tournant et donne une image sans scintillement, enfin, il est réservé aux caméras d’amateur.

    Le second système est à miroir incliné à 450, fixé sur l’obturateur, qui renvoie en totalité les rayons provenant de l’objectif. Il n’introduit aucun élément optique entre l’objectif et la fenêtre d’impression du film durant sa phase utile et est donc bien préférable aux combinaisons semi-transparentes.
    De plus, alternativement, l’impression du film et la visée bénéficient de la totalité de la lumière provenant de l’objectif. Ces visées reflex, fixées sur obturateur tournant (caméras conçues par André Coutant) ou à guillotine (caméras Beaulieu, aujourd’hui disparues), sont d’une construction délicate et sont réservées aux caméras professionnelles.