TUTORIELS :PROFONDEUR DE CHAMP
La profondeur de champ fait référence à la plage de distance qui apparaît suffisamment nette. Cela varie en fonction du type d'appareil photo, de l'ouverture et de la distance de mise au point, bien que la taille d'impression et la distance de visualisation puissent également influencer notre perception de la profondeur de champ. Ce tutoriel est conçu pour donner une meilleure compréhension intuitive et technique de la photographie, et fournit un calculateur de profondeur de champ pour montrer comment cela varie avec les paramètres de votre appareil photo.
La profondeur de champ ne passe pas brusquement de nette à floue, mais se produit plutôt comme une transition progressive. En fait, tout ce qui se trouve immédiatement devant ou derrière la distance de mise au point commence à perdre de sa netteté, même si cela n'est pas perçu par nos yeux ou par la résolution de l'appareil photo.
CERCLE DE CONFUSION
Puisqu'il n'y a pas de point critique de transition, un terme plus rigoureux appelé "cercle de confusion " est utilisé pour définir combien un point doit être flouté pour être perçu comme flou. Lorsque le cercle de confusion devient perceptible à nos yeux, cette région est dite hors de la profondeur de champ et donc n'est plus " suffisamment nette ." Le cercle de confusion ci-dessus a été exagéré pour plus de clarté ; en réalité, ce ne serait qu'une infime partie de la zone du capteur de la caméra.
Quand le cercle de confusion devient-il perceptible à nos yeux ? Un cercle de confusion d'une netteté acceptable est vaguement défini comme un cercle qui passerait inaperçu s'il était agrandi à une impression standard de 8 x 10 pouces et observé à une distance de visualisation standard d'environ 1 pied.
À cette distance de visualisation et à cette taille d'impression, les fabricants d'appareils photo supposent qu'un cercle de confusion est négligeable s'il ne dépasse pas 0,01 pouce (lorsqu'il est agrandi). Par conséquent, les fabricants d'appareils photo utilisent la norme de 0,01 pouce lorsqu'ils fournissent des marqueurs de profondeur de champ d'objectif (illustrés ci-dessous pour f/22 sur un objectif de 50 mm). En réalité, une personne ayant une vision de 20/20 ou mieux peut distinguer des caractéristiques 1/3 de cette taille, et donc le cercle de confusion doit être encore plus petit que cela pour obtenir une netteté acceptable partout.
Un cercle de confusion maximal différent s'applique également à chaque combinaison de taille d'impression et de distance de visualisation. Dans l'exemple précédent de points flous, le cercle de confusion est en fait plus petit que la résolution de votre écran pour les deux points de chaque côté du point focal, et ceux-ci sont donc considérés dans la profondeur de champ. Alternativement, la profondeur de champ peut être basée sur le moment où le cercle de confusion devient plus grand que la taille des pixels de votre appareil photo numérique.
Notez que la profondeur de champ ne définit qu'une valeur maximale pour le cercle de confusion et ne décrit pas ce qui arrive aux régions une fois qu'elles deviennent floues. Ces régions sont également appelées "bokeh", du japonais (prononcé bo-ké). Deux images avec une profondeur de champ identique peuvent avoir un bokeh sensiblement différent, car cela dépend de la forme du diaphragme de l'objectif. En réalité, le cercle de confusion n'est généralement pas réellement un cercle, mais n'est approximé comme tel que lorsqu'il est très petit. Lorsqu'il devient grand, la plupart des objectifs le restituent sous la forme d'une forme polygonale avec 5 à 8 côtés.
CONTRÔLE DE LA PROFONDEUR DE CHAMP
Bien que la taille d'impression et la distance de visualisation influencent la taille du cercle de confusion apparaît à nos yeux, l'ouverture et la distance de mise au point sont les deux principaux facteurs qui déterminent l'ampleur du cercle de confusion sur le capteur de votre appareil photo. Des ouvertures plus grandes (plus petit nombre F-stop) et des distances de mise au point plus proches produisent une profondeur de champ plus faible. Le test suivant maintient la même distance de mise au point, mais modifie le réglage d'ouverture :
note :images prises avec un objectif de 200 mm (champ de vision de 320 mm sur un appareil photo de 35 mm)
CLARIFICATION :LONGUEUR FOCALE ET PROFONDEUR DE CHAMP
Notez que la distance focale n'a pas été répertoriée comme influençant la profondeur de champ, contrairement à la croyance populaire. Même si les téléobjectifs semblent créer une profondeur de champ beaucoup plus faible, c'est principalement parce qu'ils sont souvent utilisés pour agrandir le sujet lorsqu'il est impossible de se rapprocher. Si le sujet occupe la même fraction de l'image (grossissement constant) pour un téléobjectif et un objectif grand angle, la profondeur de champ totale est pratiquement* constante avec la distance focale ! Cela nécessiterait bien sûr que vous vous rapprochiez beaucoup plus avec un objectif grand angle ou beaucoup plus loin avec un téléobjectif, comme le montre le tableau suivant :
| Longueur focale (mm) | Distance de mise au point (m) | Profondeur de champ (m) |
|---|---|---|
| 10 | 0.5 | 0,482 |
| 20 | 1.0 | 0,421 |
| 50 | 2.5 | 0,406 |
| 100 | 5.0 | 0,404 |
| 200 | 10 | 0,404 |
| 400 | 20 | 0,404 |
Remarque :les calculs de profondeur de champ sont à f/4,0 sur un appareil photo avec un facteur de recadrage de 1,6 X,
en utilisant un cercle de confusion de 0,0206 mm.
Notez qu'il y a effectivement un changement subtil pour les plus petites focales. C'est un effet réel, mais négligeable par rapport à l'ouverture et à la distance de mise au point. Même si la profondeur de champ totale est pratiquement constante, la fraction de la profondeur de champ qui se trouve devant et derrière la distance de mise au point change avec la distance focale, comme illustré ci-dessous :
| Répartition de la profondeur de champ | ||
|---|---|---|
| Longueur focale (mm) | Arrière | Avant |
| 10 | 70,2 % | 29,8 % |
| 20 | 60,1 % | 39,9 % |
| 50 | 54,0 % | 46,0 % |
| 100 | 52,0 % | 48,0 % |
| 200 | 51,0 % | 49,0 % |
| 400 | 50,5 % | 49,5 % |
Cela expose une limitation du concept DoF traditionnel :il ne prend en compte que le DoF total et non sa distribution autour du plan focal, même si les deux peuvent contribuer à la perception de la netteté. Notez comment un objectif grand angle fournit une profondeur de champ qui s'estompe plus progressivement derrière le plan focal que devant, ce qui est important pour les photographies de paysages traditionnelles.
Des focales plus longues peuvent également apparaître d'avoir une profondeur de champ plus faible car ils agrandissent l'arrière-plan par rapport au premier plan (en raison de leur angle de vue plus étroit). Cela peut rendre un arrière-plan flou encore plus flou car son flou s'est agrandi. Cependant, il s'agit d'un tout autre concept, car la profondeur de champ ne décrit que la zone nette d'une photo, et non les zones floues.
D'autre part, lorsque vous vous tenez au même endroit et que vous faites la mise au point sur un sujet à la même distance, un objectif à focale plus longue aura une profondeur de champ plus faible (même si les images cadreront le sujet de manière totalement différente). Ceci est plus représentatif d'une utilisation quotidienne, mais c'est un effet dû à un grossissement plus élevé, pas à la distance focale.
La profondeur de champ apparaît également moins profonde pour les appareils photo reflex que pour les appareils photo numériques compacts, car les appareils photo reflex nécessitent une distance focale plus longue pour obtenir le même champ de vision (voir le tutoriel sur les tailles de capteur d'appareil photo numérique pour plus d'informations à ce sujet).
*Note technique :Nous décrivons la profondeur de champ comme étant virtuellement constante car il y a des cas limites où cela n'est pas vrai. Pour les distances focales entraînant un grossissement élevé ou très proches de la distance hyperfocale, les objectifs grand angle peuvent fournir un DoF supérieur à celui des téléobjectifs. D'autre part, à fort grossissement, le calcul traditionnel du DoF devient imprécis en raison d'un autre facteur :le grossissement de la pupille. Cela réduit l'avantage DoF pour la plupart des objectifs grand angle et l'augmente pour les téléobjectifs et les objectifs macro. Dans l'autre cas limite, près de la distance hyperfocale, l'augmentation du DoF survient parce que l'objectif grand angle a un DoF arrière plus grand, et peut donc plus facilement atteindre la netteté critique à l'infini.
CALCUL DE LA PROFONDEUR DE CHAMP
Afin de calculer la profondeur de champ, il faut d'abord décider d'une valeur appropriée pour le cercle de confusion maximal autorisé. Ceci est basé à la fois sur le type d'appareil photo (taille du capteur ou du film) et sur la combinaison distance de visualisation / taille d'impression. Inutile de dire que savoir ce que cela sera à l'avance n'est souvent pas simple. Essayez l'outil de calcul de profondeur de champ pour vous aider à trouver cela pour votre situation spécifique.
PROFONDEUR DE MISE AU POINT ET VISUALISATION DE L'OUVERTURE
Une autre implication du cercle de confusion est le concept de profondeur de champ (également appelé "focus spread"). Elle diffère de la profondeur de champ car elle décrit la distance sur laquelle la lumière est focalisée sur le capteur de l'appareil photo , par opposition au sujet :
Diagramme illustrant la profondeur de champ par rapport à l'ouverture de l'appareil photo. Les lignes violettes comprenant le bord de chaque région ombrée représentent les angles extrêmes auxquels la lumière pourrait potentiellement entrer dans l'ouverture. L'intérieur des régions ombragées violettes représente tous les autres angles possibles.
Le concept clé est le suivant :lorsqu'un objet est mis au point, les rayons lumineux provenant de ce point convergent en un point du capteur de la caméra. Si les rayons lumineux frappent le capteur à des endroits légèrement différents (arrivant sur un disque au lieu d'un point), alors cet objet sera rendu flou - et de plus en plus en fonction de la distance entre les rayons lumineux.
AUTRES NOTES
Pourquoi ne pas simplement utiliser la plus petite ouverture (le plus grand nombre) pour obtenir la meilleure profondeur de champ possible ? Outre le fait que cela peut nécessiter des vitesses d'obturation excessivement longues sans trépied d'appareil photo, une ouverture trop petite adoucit l'image en créant un plus grand cercle de confusion (ou "Disque aéré ") en raison d'un effet appelé diffraction - même dans le plan de mise au point. La diffraction devient rapidement plus un facteur limitant que la profondeur de champ à mesure que l'ouverture diminue. Malgré leur extrême profondeur de champ, c'est aussi pourquoi les "caméras à sténopé" ont résolution limitée.
Pour la macrophotographie (fort grossissement), la profondeur de champ est en fait influencée par un autre facteur :le grossissement de la pupille. Ceci est égal à un pour les objectifs à symétrie interne, bien que pour les objectifs grand angle et téléobjectif, il soit supérieur ou inférieur à un, respectivement. Une plus grande profondeur de champ est obtenue (que ce qui serait normalement calculé) pour un grossissement pupillaire inférieur à un, alors que le grossissement pupillaire ne change pas le calcul lorsqu'il est égal à un. Le problème est que le grossissement de la pupille n'est généralement pas fourni par les fabricants d'objectifs, et on ne peut l'estimer visuellement qu'approximativement.
AUTRES SITES WEB ET LECTURES COMPLÉMENTAIRES
- Norman Koren offre une autre perspective sur la profondeur de champ, y compris de nombreuses équations pour calculer la profondeur de champ et le cercle de confusion
- Le paysage lumineux compare la profondeur de champ pour plusieurs focales, ce qui prouve visuellement que la profondeur de champ ne change pas beaucoup avec la focale.