Définition de la Profondeur de Champ :
Lorsqu'on fait la mise au point à une certaine distance sur un sujet, l'image reste nette en avant et en arrière du sujet, jusqu'à une distance qui varie selon certains paramètres.
On trouve de bonnes infos ici : http://www.dofmaster.com/dofjs.html avec petits dessins explicatifs.
Un autre site intéressant, qui calcule en plus la taille du cadre à la distance de MaP.
Une Profondeur de Champ est perçue différemment par chaque individu.
Par exemple, sur l'image suivante, la PdC sera perçue comme indiquée par la flèche bleue
ou à peu près comme indiquée par la flèche rouge. Au delà du nombre 95 plus aucun détail n'est récupérable.
Le plus important, c'est le choix du photographe. Tout comme il décide des éléments qui doivent entrer dans la composition de l'image en choisissant un angle de champ plus ou moins large et le ratio du cadre, il décide aussi des plans qui doivent être nets, difficiles à discerner, ou carrément flous, pour des raisons esthétiques, de mise en valeur etc...
Il est donc inutile de calculer la PdC au poil près. Ce qui est important c'est de savoir quel effet ça donne.
C'est précisément pour ça que les APN sont équipés d'un testeur de PdC ou bien que des repères de PdC sont gravés sur certains objectifs, mais
cette dernière méthode demande un peu d'expérience.
Première chose à retenir :
La distance, en avant de la MaP, pour laquelle l'image reste nette est plus courte que la distance en arrière, comme le montre la zone grisée sur l'image ci-contre.
Conséquences (ou plutôt astuce) :
- Si on veut qu'un arrière plan proche soit flou, il faut faire la MaP (généralement manuellement) un peu en avant du sujet. Le testeur de PdC permet alors d'estimer rapidement ce que ça donne.
- Inversement, si on veut qu'un avant plan soit très flou, il faudra alors faire la MaP un peu en arrière du sujet, tout en le conservant dans le champ de netteté.
Sur l'image ci dessus, la PdC est courte. Il est impossible de déterminer ce qui ce trouve en arrière plan, même le plus proche (à droite) du plan de MaP, et cela,
quelque soit la distance de visualisation ou l'agrandissement de l'image.
Un bokeh dit tournoyant comme celui-ci se produit avec une grande ouverture, ici f1,4. C'est dû à un défaut optique, cependant cet effet est abondamment utilisé pour l'impression produite.
La PdC dépend de la focale, du diaphragme et de la distance de MaP.
Ces 2 objectifs Leica ont même focale et même diaphragme, cependant les repères de PdC présentent des différences : lorsque la MaP est faite sur l'infini à f16, l'objectif de gauche indique une netteté à partir de 5,5m environ. Celui de droite, à partir de 8m environ (ces distances sont appelées Hyperfocale à f16).
Non le constructeur ne s'est pas trompé. Les objectifs sont gravés pour des boitiers équipés de capteurs de taille différente (APS-C et PF). Ceci montre que la PdC dépend aussi de la taille du capteur. Plus précisément, d'une petite portion de la diagonale du capteur que l'on appelle le diamètre du Cercle de Confusion responsable de grandes confusions chez le néophyte. (On va donc essayer de se passer de ce concept dans ce qui suit)
Deuxième chose à retenir :
- L'intérêt des grands capteurs : ils permettent d'avoir, plus facilement, une PdC réduite sans utiliser une très grande ouverture qui impose des objectifs énormes et lourds mais surtout couteux à fabriquer.
- Inversement l'intérêt des petits capteurs : Ils offrent une grande PdC même si l'ouverture est importante (ça peut être utile en faible lumière).
ATTENTION : il s'agit de la taille physique des capteurs, le M4/3 utilise des capteurs de 17,3x13mm les APS-C mesurent environ 16x24mm, les PF 24x36mm et les MF récents 33x44mm.
Exemple :
- Avec l'objectif gris, si on place le repère de droite marqué 16 devant le repère infini (8 horizontal), le point noir au milieu indique l'hyperfocale (5,45m) et le repère de gauche marqué 16 indique la distance minimum de netteté (2,72m) mimimum.
- Sur l'objectif noir les distances à f16 sont : 8,27m et 4,14m.
Toute les distance sont calculées, il est impossible d'obtenir une telle précision avec des repères gravés.
Démonstration par le calcul :
Pour avoir le même angle de champ (même image ou même cadre hauteur/largeur), si on utilise un 50mm avec un capteur 24x36mm, il faut une focale de 33mm environ avec un APS-C. Pour un
diaphragme de f2 et une distance de MaP de 2m , le calcul donne un PdC de 28cm avec un capteur APS-C et 18cm avec un capteur 24x36. Cette différence d'environ 50%, ce sera toujours la même, y
compris pour l'hyperfocale. Le calculateur donne respectivement 28,7m et 43,2m.
Dans les mêmes conditions, la distance hyperfocale avec un capteur M4/3 serait de 22m, il serait donc possible d'avoir une image nette de 11m à l'infini.
Troisième chose à retenir :
Il est intéressant aussi de savoir à quoi sert l'hyperfocale : c'est la distance de MaP qui donne la plus grande profondeur de champ, depuis la moitié de l'Hyperfocale jusqu'à l'infini.
On l'utilise pour :
- Les paysages, par exemple.
- Faire des clichés très rapidement. Lorsque la PdC est très grande, il n'y a plus besoin de faire la mise au point, on gagne donc beaucoup de temps. L'AF peut mettre quelques dixièmes de
secondes qui peuvent être fatales.
Comment ça se passe physiquement :
On fait la MaP sur une mire composée d'un réseau de ligne noire et blanche, comme ci-contre. A droite, l'image projetée sur le capteur est légèrement floue, parce qu'un objectif parfait, ça n'existe pas.
Si on déplace la mire en avant ou en arrière du plan de mise au point, l'image projetée sur le capteur sera sensiblement comme celle des trois lignes successives au fur et à mesure qu'on s'éloigne du plan de MaP.
Ces 4 images sont extraites de l'image du mètre ruban plus haut, à des distances diverses du plan de MaP. Elles paraissent légèrement pixelisées parce qu'il a fallu les redresser pour avoir des lignes verticales.
ATTENTION : On utilise des mires un peu différentes pour estimer la qualité d'un objectif. Elles présentent des réseaux de lignes noires et blanches de différente tailles comme celle-ci :
A gauche, la mire et à droite l'image projetée sur le capteur :
- Des franges colorées indiquent un défaut d'achromatisme.
- Une perte de contraste du centre vers les bords, du vignettage.
- Une perte de contraste sur des franges fines (3ième ligne) donne des indications sur le piqué etc....
Il faut noter que l'image projetée sur la rétine de l’œil est similaire car l’œil est un système optique comme un autre. Le cerveau fait de cette image, un traitement lié aux souvenirs, à notre culture et d'autres paramètres qui influencent notre perception et la rend peu fiable.
Autres remarques :
- Il n'y a pas de lien direct entre la taille des photosites et le Cercle de Confusion, donc aucun lien entre PdC et taille des photosites. Si la taille des pixels augmente, l'image est pixelisées mais pas floue, ce n'est pas la même chose.
- Au début du numérique, des capteurs de 3 à 4 Mégapixels, avaient des photosites de dimensions assez proches du diamètre du CdC, on pouvait donc faire une approximation, aujourd'hui avec des capteurs de 24 voire 40 mégapixels en format 24x36, la taille des photosites est 4 à 6 fois plus petite que le diamètre du CdC, cette approximation n'est donc plus d'actualité.
Pourquoi mon objectif donne un PdC différente de celle donnée par le calcul ?
Parce que le flou est amplifié par de nombreux facteurs, selon le cas, ils impactent plus ou moins le flou existant.
Le calcul suppose un objectif parfait (ce qui n'existe pas), tous les défauts optiques influencent la PdC :
- Le faible piqué, on a vu précédemment qu'il y a une similarité de comportement.
- Le flou par diffraction.
- Les aberrations.
- La baisse de contraste qui peut être due au vignettage ou au facteur de transmission de l'objectif (quantité de lumière qui arrive à passer, chaque interface air/verre arrête une petite quantité de lumière, sur un zoom de 15 groupes de lentilles, ça fait 30 interfaces).
Autres facteurs dus au capteur et traitement d'image :
- La pixellisation de l'image
- Un dématriçage imparfait
- La compression de l'image
(Images en cours de réalisation)