Objectifs à décentrement/bascule (Tilt-Shift) : contrôle de la profondeur de champ

Les objectifs tilt-shift permettent aux photographes de transcender les restrictions normales de profondeur de champ et de perspective. Beaucoup de tours d'optique qu'ils autorisent ne pourraient pas être reproduits numériquement — les rendant indispensables pour certains paysages, architecture et photo de produit. Cette partie traite de la fonction de bascule (tilt), pour contrôler la profondeur de champ sur reflex numériques. La première partie couvrait l'utilisation du décentrement (shift) pour la perspective et les panoramas.

Vue d'ensemble : mouvements tilt-shift

Les mouvements de décentrement (shift) permettent au photographe de décaler la position du cercle d'image de l'objectif par rapport au capteur. Cela signifie que le centre de perspective de l'objectif ne correspond plus au centre de perspective de l'image, produisant un effet similaire à n'utiliser qu'un recadrage latéral d'un objectif grand-angle correspondant plus large.

Les mouvements de bascule (tilt) permettent au photographe d'incliner le plan de netteté maximale pour qu'il ne soit plus perpendiculaire à l'axe de l'objectif. Cela produit une profondeur de champ en forme de coin dont la largeur augmente avec la distance. L'effet de bascule n'augmente donc pas nécessairement la profondeur de champ — il permet juste au photographe de personnaliser son emplacement pour mieux convenir au sujet.

Concept : principe de Scheimpflug et règle de la charnière

Le principe de Scheimpflug stipule que le plan du capteur, le plan de l'objectif et le plan de netteté maximale doivent tous se croiser le long d'une ligne. Dans le diagramme ci-dessous, cette intersection est en fait un point car la ligne est perpendiculaire à votre écran. Combiné avec la « règle de la charnière » (ou « règle du pivot »), ces deux règles définissent collectivement l'emplacement du plan de netteté maximale comme suit :

			Appliquer Bascule objectif :
			0,0°
			0,5°
			1,0°
			2,0°
			3,0°
			4,0°
			5,0°
			6,0°
			8,0°
— plan capteur	— plan objectif	— plan de netteté maximale

Figure basée sur calculs réels avec le Canon 45 mm TS-E ; échelle verticale compressée 2×.
Ligne violette (—) représente plan parallèle au plan objectif et séparé par la focale.

Essayez d'expérimenter avec différentes valeurs de bascule pour sentir comment cela influence le plan de netteté. Notez qu'un petit angle de bascule peut produire un grand angle correspondant du plan de netteté.

La distance de mise au point peut aussi changer le plan de netteté avec la bascule, et sera discutée plus loin. Notez aussi que pour la brièveté, le reste de ce tutoriel utilisera « plan de netteté maximale » et « plan focal » comme synonymes.

Mouvements de bascule pour repositionner la profondeur de champ

La profondeur de champ pour beaucoup de scènes est souvent insuffisante avec l'équipement standard — même avec de petites ouvertures. Le problème : on pourrait utiliser des ouvertures encore plus petites pour augmenter la profondeur de champ, mais pas sans augmenter la mollesse au plan focal due à la diffraction. Les mouvements de bascule peuvent parfois contourner cette limite technique en utilisant plus efficacement la profondeur de champ, selon le sujet.

L'exemple ci-dessous démontre l'effet de la bascule sur une scène dont le sujet traverse à la fois les directions haut/bas et avant/arrière. Chaque image est prise à grande ouverture f/2,8 pour rendre la profondeur de champ plus visible à cette taille d'image réduite.

Zéro bascule


3° Bascule vers le bas
PdC tapis augmentée
PdC objectif diminuée
8° Bascule vers le haut
PdC apparente diminuée

PdC = Profondeur de champ ; Objectif visé vers le bas ~30° vers le tapis.
Toutes images à f/2,8 avec Canon 45 mm TS-E sur capteur plein format 35 mm.
Image centrale à f/16 s'éclaircit par vignettage réduit.

À gauche, la profondeur de champ typique d'un objectif ordinaire. Pour avoir nets les bords avant et arrière du tapis sur l'image de gauche, il aurait fallu une ouverture très petite. L'image centrale y parvient même avec la même ouverture. Mais notez comme la profondeur de champ verticale a diminué, floutant le haut de l'objectif avant.

Bascule vers le bas
Seuls sommets des objectifs nets

Passez souris pour voir à f/5,6

La bascule peut aussi réduire la profondeur de champ apparente, comme le montre l'image à 8° vers le haut. Utile pour les portraits quand une grande ouverture est insuffisante, ou pour ne faire le point que sur une partie d'un objet vertical. Notez comme la PdC du tapis et la PdC verticale semblent avoir diminué. C'est parce que le plan focal est à un angle entre le tapis et l'objectif. Notez aussi comme le champ de vision s'est déplacé vers le bas à cause de la bascule, ce qui doit être pris en compte.

Une autre possibilité serait de placer la profondeur de champ à la fois au-dessus et parallèle au tapis, de sorte que seuls les sommets des deux objectifs soient nets (image de droite). Ce type de placement est courant pour beaucoup de photos de fleurs, qui ont une géométrie similaire à cet exemple tapis/objectifs.

Pour les paysages et l'architecture, le but est généralement d'obtenir une netteté maximale partout. Dans l'exemple tapis/objectifs, cela demanderait de placer le plan focal légèrement au-dessus et parallèle au tapis avec une petite ouverture.

Décider où placer optimalement le plan focal peut devenir un jeu de géométrie délicat, surtout si le sujet traverse les directions avant/arrière et haut/bas. Cela demande de considérer non seulement l'angle du plan focal, mais aussi la forme de la profondeur de champ.

Au lieu de la région rectangulaire habituelle pour un objectif ordinaire, la profondeur de champ d'un tilt-shift occupe un coin qui s'élargit en s'éloignant de l'appareil. Cela signifie que le placement de la profondeur de champ est plus critique près du sujet de premier plan.

Grande ouverture

Petite ouverture

Objectif ordinaire

Grande ouverture

Petite ouverture

Objectif tilt-shift

L'intensité bleue représente qualitativement le degré de netteté à une distance donnée ;
la profondeur de champ réelle peut être inégalement répartie de chaque côté du plan focal.

Notez comme utiliser une petite ouverture avec un tilt-shift devient très important avec des sujets verticaux — et de plus en plus si ce sujet est au premier plan, ou avec un plan focal plus horizontal.

Les chambres de vue traditionnelles (vieux appareils à soufflets flexibles) peuvent utiliser virtuellement n'importe quel angle de bascule. Cependant, les objectifs tilt-shift Nikon et Canon sont limités à 8,5° et 8° de bascule respectivement. Cela signifie qu'atteindre une netteté optimale partout est souvent un compromis entre le meilleur emplacement possible du plan focal et les contraintes d'une plage de bascule étroite. Cela peut survenir quand on nécessite un plan focal horizontal, qui n'est pas toujours atteignable avec seulement 8° de bascule. L'exemple ci-dessous démontre un placement alternatif :

Placement optimal de la profondeur de champ (si large gamme d'angles de bascule disponible)   Meilleure profondeur de champ disponible (si placement horizontal impossible)

La clé est de placer optimalement non seulement le plan focal, mais aussi sa profondeur de champ en forme de coin. Notez comment dans l'image de droite le plan focal traverse le sol, assurant que la profondeur de champ est distribuée efficacement sur le sol et les deux sujets. Dans cet exemple, la distance de croisement est positionnée juste avant la distance hyperfocale de l'objectif non basculé correspondant, car il y a peu de sujet vertical. Pour d'autres distributions de sujets, le placement optimal dépend de l'importance relative des sujets et de l'intention artistique.

Une possibilité plus sophistiquée est d'utiliser une combinaison de bascule et décentrement. Cela pourrait s'accomplir en visant d'abord l'appareil lui-même légèrement vers le sol, tournant ainsi le plan focal encore plus que possible avec la bascule seule. On pourrait alors utiliser le décentrement pour changer le champ de vision — conservant ainsi une composition similaire à l'angle d'appareil non décentré original, mais avec une perspective différente.

Globalement, même si on ne peut pas basculer assez pour placer le plan focal au meilleur emplacement possible, on peut généralement utiliser un peu de bascule et être mieux loti qu'avec un objectif ordinaire. La seule exception est quand il y a du sujet vertical au premier plan remplissant une fraction significative de l'image, auquel cas zéro bascule est généralement meilleur, bien que les mouvements de décentrement soient probablement utiles.

Mise au point d'un objectif tilt-shift

Visualiser mentalement comment basculer un objectif correspondra à des changements de profondeur de champ peut être très difficile, même pour les photographes les plus expérimentés. Même alors, savoir où placer le plan focal n'est que la moitié de la bataille — l'y mettre réellement peut être une tout autre affaire.

La raison pour laquelle la mise au point devient si difficile est que la distance de mise au point et la quantité de bascule ne contrôlent pas indépendamment l'emplacement du plan focal. En d'autres termes, changer la distance de mise au point change l'angle du plan focal en plus de changer sa distance. La mise au point devient donc un processus itératif d'ajustement alterné de la distance de mise au point et de la bascule jusqu'à ce que la photo soit optimale.

Les scénarios les plus simples sont ceux qui demandent plus de bascule que l'objectif ne supporte. Dans ces cas, on utilise juste la bascule maximale dans la direction choisie, puis on choisit la distance de mise au point qui donne le meilleur placement de profondeur de champ disponible. Aucune itération bascule/mise au point n'est requise.

Pour les scénarios de mise au point plus difficiles, les objectifs tilt-shift sont généralement mis au point par essais-erreurs systématiques dans le viseur. Cela fonctionne en suivant une procédure systématique d'alternance entre réglage de la distance de mise au point et de la bascule, dans le but de faire converger le plan focal vers l'emplacement désiré. Comme une mise au point précise demande une attention constante et soignée aux détails, l'utilisation d'un trépied est presque toujours indispensable.

La procédure suivante est destinée aux situations où le sujet se trouve principalement le long d'un plan horizontal ou d'un autre plan roté par rapport au capteur de l'appareil :

Procédure de mise au point pour objectif tilt-shift
(1) Composer	Régler l'objectif à zéro degré de bascule et cadrer la photo
(2) Identifier	Identifier les sujets critiques les plus proches et les plus lointains le long du plan du sujet
(3) Mettre au point	Faire le point à une distance qui maximise la netteté des sujets proches et lointains dans le viseur (si le sujet lointain est à l'infini, cette distance sera à ou près de la distance hyperfocale). Une fois une distance approximative identifiée, balancez légèrement la bague de mise au point d'avant en arrière pour affiner l'estimation.
(4) Basculer	Appliquer très lentement progressivement plus de bascule vers le plan du sujet jusqu'à maximiser la netteté des sujets proches et lointains dans le viseur. Une fois un angle approximatif identifié, tournez légèrement le bouton de bascule d'avant en arrière pour affiner l'estimation.
(5) Affiner	Répéter étapes (3) et (4) avec des changements plus petits pour voir si cela améliore la netteté des deux sujets ; si plus d'amélioration, la procédure est terminée.

Pour plus sur l'étape (3), voir tutoriels sur profondeur de champ et distance hyperfocale.
Pour les paysages, on devrait généralement privilégier la netteté du sujet le plus lointain.
Globalement, la procédure vise des résultats robustes sur une large gamme de scénarios ;
pour une mise au point plus exacte sous conditions spécifiques, voir calculateurs/tableaux plus loin.

Notez aussi que l'utilisation des collimateurs AF et de la confirmation de verrouillage de mise au point peut grandement aider. Même si les objectifs tilt-shift ne fonctionnent pas avec l'autofocus, votre appareil peut encore notifier quand vous avez réussi la mise au point manuelle. Sélectionnez un collimateur sur votre sujet et utilisez les voyants de verrouillage dans le viseur pour confirmer quand votre bascule ou mise au point a amené ce sujet au point.

Avec de la pratique, les procédures visuelles marchent bien, mais rien ne vaut une meilleure intuition du processus. On encourage à d'abord expérimenter intensément avec son tilt-shift pour mieux sentir l'utilisation des mouvements de bascule.

Outils pour faciliter la mise au point tilt-shift

Les techniques d'essais-erreurs peuvent être problématiques à cause de la taille limitée des viseurs des reflex 35 mm ou capteurs recadrés. Cela rend très difficile de discerner les changements de netteté — particulièrement en basse lumière, ou avec des tilt-shift à ouverture max f/3,5 ou grand-angle. Cependant, plusieurs outils peuvent faciliter ce processus.

Un écran de mise au point manuel texturé spécial assure à l'œil une référence claire pour comparer avec les objets hors foyer. Sinon, l'œil peut se faire piéger et essayer de faire paraître des objets nets même s'ils ne le sont pas dans le viseur. L'œil devient alors effectivement partie du système optique.

Alternativement, si votre appareil supporte l'affichage en temps réel sur l'écran LCD (Live View), cela peut grandement aider. On peut aussi prendre une série de photos test et zoomer après pour vérifier la netteté aux points critiques.

Un viseur grossissant peut aussi aider, comme le « Angle Finder C » de Canon ou l'un des nombreux grossisseurs de viseur tiers. Beaucoup sont à angle droit du viseur, ce qui rend la mise au point plus commode quand l'appareil est près du sol.

Technique de mise au point pour la photographie de paysage

Les mouvements de bascule pour la photo de paysage requièrent souvent un plan focal le long d'un plan de sujet balayant, quasi horizontal. Dans ces situations, il est très important de placer le plan focal précisément au premier plan. La distance verticale « J » est facile à régler car elle est déterminée seulement par la bascule de l'objectif, pas par la distance de mise au point.

Une fois la valeur désirée de J déterminée et la bascule correspondante réglée, on peut alors utiliser indépendamment la distance de mise au point pour régler l'angle du plan focal. Régler la bague de mise au point sur des distances plus lointaines augmentera simultanément l'angle du plan focal et la profondeur de champ angulaire, comme démontré dans la section suivante.

Calculateur de profondeur de champ pour tilt-shift

Le calculateur ci-dessous utilise la focale, la bascule et la distance de mise au point non basculée pour localiser le plan de netteté maximale.

Pour estimer aussi la profondeur de champ, cliquez « afficher avancé » pour entrer ouverture et taille de capteur.

Suppose approximation lentille mince, avec erreur max pour distances de mise au point près de l'infini ou très proches.
Le cercle de confusion est la taille standard aussi utilisée dans le calculateur de profondeur de champ ordinaire.
« Distance de mise au point non basculée » est (approximativement) la distance indiquée sur la bague de mise au point de votre objectif.

Notez comme de petits changements de bascule mènent à de grands changements de l'angle du plan focal, et que la bascule est d'autant moins influente que l'angle augmente. Observez aussi comment la distance de mise au point non basculée peut avoir un impact significatif sur l'angle du plan focal. Similairement à la profondeur de champ ordinaire, la profondeur de champ angulaire totale (angle proche moins angle lointain de netteté acceptable) diminue pour des distances de mise au point plus proches.

Utiliser le décentrement pour pivoter davantage le plan focal

Le calculateur suivant est utile pour les situations où bascule et décentrement sont utilisés ensemble pour obtenir une rotation encore plus grande du plan focal. Avec un objectif ordinaire, l'angle du plan focal change quand l'appareil est roté, car le plan focal est toujours perpendiculaire à la ligne de visée de l'objectif. Avec un tilt-shift, c'est pareil. Mais la clé est qu'avec un tilt-shift, on peut roter légèrement l'appareil et utiliser un mouvement de décentrement pour assurer le même champ de vision (même composition).

Objectif ordinaire non roté   Objectif ordinaire roté : Rotation plan focal, champ de vision différent   Objectif roté avec décentrement : Rotation plan focal, même champ de vision

L'intensité bleue représente qualitativement le degré de netteté à une distance donnée ;
ligne grise claire le long du centre de la photo.

Le calculateur ci-dessous montre de combien il faut roter l'appareil pour compenser un décentrement donné, ce qui est aussi égal à la rotation du plan focal. Cela obtient une rotation du plan de netteté similaire aux images en haut à gauche et droite, avec aussi le même champ de vision.

Rotation du plan focal relative à son emplacement pour appareil/objectif même champ de vision, sans décentrement.

Notez comme le décentrement peut rotater le plan de netteté bien plus pour les courtes focales. Car en unités absolues, un mm de décentrement donné correspond à une plus grande rotation du champ de vision. D'un autre côté, cela signifie aussi que la perspective sera plus fortement influencée pour les courtes focales, ce qui peut être une considération importante.

Sachez qu'utiliser le décentrement pour rotater le plan focal peut nécessiter que votre objectif tilt-shift soit modifié pour pouvoir basculer et décentrer dans la même direction, ce qui n'est généralement pas le cas par défaut constructeur. Cela peut être envoyé au constructeur pour modification, ou fait soi-même avec un petit tournevis. Il faut retirer les quatre petites vis à la base de l'objectif, rotater la base de 90°, et les revisser.

Objectifs Tilt-Shift Nikon & Canon disponibles

Canon a quatre et Nikon trois modèles tilt-shift grand public :

Objectifs Tilt-Shift Canon	Objectifs Tilt-Shift Nikon
Canon 17 mm TS-E f/4L
Canon 24 mm TS-E f/3.5L II	PC-E Nikkor 24 mm F3.5D ED
Canon 45 mm TS-E f/2.8	PC-E Nikkor 45 mm F2.8D ED
Canon 90 mm TS-E f/2.8	PC-E Nikkor 85 mm F2.8D ED

Les calculs et diagrammes ci-dessus ont été conçus pour représenter la gamme de mouvements tilt et shift pertinents pour ces objectifs sur formats 35 mm et recadrés.

Note : ce tutoriel traite principalement de la fonction tilt ; pour les mouvements shift voir partie 1 :
Objectifs Tilt-Shift : Utiliser le décentrement pour contrôler la perspective ou créer des panoramas