Comprendre l'autofocus de l'appareil photo
Le système autofocus (AF) d'un appareil ajuste intelligemment l'objectif pour obtenir la netteté sur le sujet, et peut faire la différence entre une photo nette et une occasion manquée. Malgré un objectif apparemment simple – la netteté au point de mise au point – le fonctionnement interne de la mise au point n'est malheureusement pas si simple. Ce tutoriel vise à améliorer vos photos en expliquant comment l'autofocus fonctionne – vous permettant d'en exploiter les atouts et d'en éviter les faiblesses.
Note : L'autofocus (AF) fonctionne soit par des capteurs de contraste dans l'appareil (AF passif), soit en émettant un signal pour illuminer ou estimer la distance au sujet (AF actif). L'AF passif peut utiliser la détection de contraste ou la détection de phase, mais les deux reposent sur le contraste pour une mise au point précise ; ils seront traités comme qualitativement similaires ici. Sauf indication contraire, ce tutoriel assume l'autofocus passif. Nous discuterons aussi de la méthode AF assist beam (AF actif) à la fin.
CONCEPT : CAPTEURS AUTOFOCUS
Les capteurs autofocus de l'appareil sont le vrai moteur d'une mise au point précise, et sont disposés en divers réseaux sur le champ de l'image. Chaque capteur mesure la netteté relative en évaluant les changements de contraste à son point respectif dans l'image – où le contraste maximal est supposé correspondre à la netteté maximale.
| Changer la quantité de mise au point : | ||
| Flou | Partiel | Net |
 400% |   Histogramme du capteur |
Voir le tutoriel sur les histogrammes d'image pour un fond sur le contraste.
Note : de nombreux compacts utilisent le capteur d'image lui-même comme capteur de contraste (méthode détection de contraste AF), et n'ont pas nécessairement de capteurs AF discrets multiples (plus courants avec la détection de phase). Le diagramme ci-dessus illustre la méthode détection de contraste ; la détection de phase est une autre méthode, mais repose aussi sur le contraste pour un AF précis.
Le processus d'autofocus fonctionne généralement ainsi :
(1) Un processeur AF (AFP) fait un petit changement de distance de mise au point.
(2) L'AFP lit le capteur AF pour évaluer si et de combien la mise au point s'est améliorée.
(3) En utilisant l'info de (2), l'AFP règle l'objectif sur une nouvelle distance de mise au point.
(4) L'AFP peut répéter itérativement les étapes 2-3 jusqu'à obtention d'une mise au point satisfaisante.
Ce processus se termine généralement en une fraction de seconde. Pour les sujets difficiles, l'appareil peut échouer à obtenir une mise au point satisfaisante et abandonnera la répétition, résultant en un AF échoué. C'est le redouté scénario de « pompage de mise au point » où l'appareil fait la mise au point avant-arrière répétitivement sans verrouiller. Cela ne signifie pas que la mise au point est impossible pour le sujet choisi. Si et pourquoi l'AF peut échouer est principalement déterminé par les facteurs de la section suivante.
FACTEURS AFFECTANT LA PERFORMANCE AUTOFOCUS
Le sujet photographique peut avoir un impact énorme sur la qualité de l'autofocus – souvent bien plus que toute variation entre modèles d'appareils, objectifs ou réglages AF. Les trois facteurs les plus importants influençant l'autofocus sont le niveau de lumière, le contraste du sujet, et le mouvement de l'appareil ou du sujet.
Un exemple illustrant la qualité des différents points de mise au point est montré à gauche ; passez votre souris sur cette image pour voir les avantages et inconvénients de chaque position de mise au point.
Notez que chacun de ces facteurs n'est pas indépendant ; en d'autres termes, on peut réussir l'AF même sur un sujet faiblement éclairé s'il a un contraste extrême, ou vice versa. Cela a une implication importante pour votre choix de point AF : sélectionner un point AF correspondant à un bord net ou une texture marquée peut améliorer l'autofocus, toutes choses égales par ailleurs.
Dans l'exemple à gauche, nous avons eu la chance que l'endroit où l'AF performe le mieux corresponde aussi à la position du sujet. L'exemple suivant est plus problématique car l'AF performe le mieux sur l'arrière-plan, pas sur le sujet. Passez votre souris sur l'image ci-dessous pour surligner les zones de bonne et mauvaise performance.
Sur la photo de droite, si on faisait le point sur les sources lumineuses rapides derrière le sujet, on risquerait un sujet hors de netteté quand la PdC est faible (comme dans un tir d'action en basse lumière).
Alternativement, faire le point sur le reflet extérieur du sujet serait peut-être la meilleure approche, avec la réserve que ce reflet changerait de côté et d'intensité rapidement selon la position des sources mobiles.
Si l'appareil a du mal à faire le point sur le reflet extérieur, un point de contraste plus faible (mais stationnaire et raisonnablement éclairé) serait le pied du sujet, ou les feuilles au sol à la même distance.
Ce qui rend ces choix difficiles, c'est que ces décisions doivent souvent être anticipées ou prises en une fraction de seconde. Des techniques spécifiques pour l'AF sur sujets fixes et mobiles seront discutées dans leurs sections respectives vers la fin.
NOMBRE & TYPE DE POINTS AUTOFOCUS
La robustesse et la flexibilité de l'AF résultent principalement du nombre, de la position et du type de points AF offerts par un modèle d'appareil. Les reflex haut de gamme peuvent avoir 45 points AF ou plus, alors que d'autres n'en ont qu'un central. Deux exemples de disposition de capteurs AF :
| Max f/# : | f/2.8 | f/4.0 | f/5.6 | f/8.0 |
 |  | |||
| Reflex haut de gamme | ||||
| Max f/# : | f/2.8 | f/4.0 | f/5.6 |
|  | ||
| Reflex entrée/milieu de gamme | |||
Appareils utilisés pour les exemples gauche et droite : Canon 1D MkII et Canon 20D.
Pour ces appareils, l'AF n'est pas possible pour ouvertures plus petites que f/8.0 et f/5.6.
Deux types de capteurs AF sont montrés :
+ capteurs en croix (détection de contraste bidimensionnelle, précision supérieure)
l capteurs ligne verticale (détection de contraste unidimensionnelle, précision inférieure)
Note : Le « capteur ligne verticale » n'est appelé ainsi que parce qu'il détecte le contraste le long d'une ligne verticale.
Ironiquement, ce type de capteur est donc le meilleur pour détecter les lignes horizontales.
Sur les reflex, le nombre et la précision des points AF peuvent aussi changer selon l'ouverture max de l'objectif utilisé, comme illustré ci-dessus. C'est une considération importante lors du choix d'un objectif : même si vous ne prévoyez pas d'utiliser un objectif à son ouverture max, cette ouverture peut aider l'appareil à obtenir une meilleure précision de mise au point. De plus, comme le capteur AF central est presque toujours le plus précis, pour les sujets décentrés il est souvent préférable d'utiliser d'abord ce capteur pour verrouiller la mise au point (avant de recomposer le cadre).
Plusieurs points AF peuvent travailler ensemble pour une fiabilité accrue, ou en isolation pour une spécificité accrue, selon votre réglage. Certains appareils ont aussi une fonction « auto profondeur de champ » pour les photos de groupe assurant qu'un groupe de points AF sont tous dans un niveau de netteté acceptable.
MODE AF : CONTINU / AI SERVO VS ONE SHOT
Le mode de mise au point le plus largement supporté est le one-shot (AF-S), idéal pour sujets fixes. Le one-shot est sensible aux erreurs sur sujets rapides car il ne peut pas anticiper le mouvement, en plus de potentiellement rendre difficile la visualisation de ces sujets dans le viseur. Le one-shot nécessite un verrouillage de mise au point avant la prise de vue.
Beaucoup d'appareils supportent aussi un mode AF qui ajuste continuellement la distance de mise au point pour les sujets mobiles. Canon appelle cela « AI Servo », Nikon « AF continu ». Il fonctionne en prédisant où le sujet sera légèrement dans le futur, basé sur des estimations de vitesse du sujet à partir des distances de mise au point précédentes. L'appareil fait alors la mise au point à cette distance prédite à l'avance pour compenser le lag d'obturation (délai entre l'appui sur le déclencheur et le début de l'exposition). Cela augmente grandement la probabilité de mise au point correcte sur sujets mobiles.
Vitesses de suivi maximales d'exemple pour divers appareils Canon :
Valeurs pour contraste et éclairage idéaux, avec objectif Canon 300mm f/2.8 IS L.
Le graphique ci-dessus donne aussi une règle empirique pour d'autres appareils. Les vitesses réelles de suivi max dépendent aussi de l'erraticité du mouvement, du contraste et de l'éclairage du sujet, du type d'objectif et du nombre de capteurs AF utilisés pour le suivi. Attention aussi que le suivi AF peut réduire drastiquement l'autonomie de la batterie, à n'utiliser que quand nécessaire.
FAISCEAU D'ASSISTANCE AF
Beaucoup d'appareils sont équipés d'un faisceau d'assistance AF, méthode d'AF actif utilisant un faisceau visible ou infrarouge pour aider les capteurs AF à détecter le sujet. Cela peut être très utile quand le sujet n'est pas assez éclairé ou n'a pas assez de contraste pour l'AF, bien que le faisceau d'assistance ait l'inconvénient d'un AF beaucoup plus lent.
La plupart des compacts utilisent une source IR intégrée pour l'assistance AF, alors que les reflex utilisent souvent le flash intégré ou externe pour illuminer le sujet. Avec un flash pour l'assistance AF, le faisceau peut avoir du mal à verrouiller si le sujet bouge appreciablement entre les flashs. L'utilisation du faisceau d'assistance est donc recommandée seulement pour sujets fixes.
EN PRATIQUE : PHOTOS D'ACTION
L'AF performera presque toujours mieux sur les photos d'action en mode AI Servo ou continu. La performance peut être améliorée dramatiquement en s'assurant que l'objectif n'a pas à chercher sur une grande plage de distances de mise au point.
La méthode la plus universellement supportée pour cela est de préfaire la mise au point à une distance proche de là où vous anticipez le passage du sujet mobile. Dans l'exemple du cycliste à droite, on pourrait pré-faire le point près du bord de la route car on s'attend à ce qu'il passe à peu près à cette distance.
Certains objectifs reflex ont aussi un commutateur de distance de mise au point min ; le régler à la plus grande distance possible (en supposant que le sujet ne sera jamais plus proche) peut aussi améliorer la performance.
Attention cependant qu'en mode AF continu, des photos peuvent être prises même si le verrouillage de mise au point n'est pas encore atteint.
EN PRATIQUE : PORTRAITS & AUTRES PHOTOS FIXES
Les photos fixes sont meilleures en mode one-shot, qui assure qu'un verrouillage de mise au point a été atteint avant l'exposition. Les exigences habituelles de contraste et fort éclairage sur le point de mise au point s'appliquent, mais il faut s'assurer qu'il y a très peu de mouvement du sujet.
Pour les portraits, l'œil est le meilleur point de mise au point – à la fois parce que c'est un standard et parce qu'il a un bon contraste. Bien que le capteur AF central soit généralement le plus sensible, la mise au point la plus précise pour sujets décentrés s'obtient avec les points AF décentrés. Si on utilisait le point AF central pour verrouiller (avant de recomposer pour un sujet décentré), la distance de mise au point sera toujours derrière la distance réelle du sujet – et cet erreur augmente pour les sujets proches. Une mise au point précise est cruciale pour les portraits car ils ont généralement une PdC faible.
Comme le type de capteur AF le plus courant est le capteur ligne verticale, il peut aussi valoir la peine de considérer si votre point de mise au point contient principalement du contraste vertical ou horizontal. En basse lumière, on peut parfois obtenir un verrouillage sinon impossible en tournant l'appareil de 90° pendant l'AF.
Dans l'exemple à gauche, les escaliers sont composés principalement de lignes horizontales. Si on voulait faire le point près du dos des marches d'avant (pour maximiser la PdC apparente via la distance hyperfocale), on pourrait éviter un AF raté en orientant d'abord l'appareil en mode paysage pendant l'AF. Ensuite, on peut le remettre en portrait pour l'exposition, si désiré.
Notez que l'accent de ce tutoriel a été mis sur *comment* faire la mise au point – pas nécessairement *où* faire la mise au point. Pour plus sur ce sujet, voir les tutoriels sur la profondeur de champ et la distance hyperfocale.
