Profondeur de champ. Photo-Club de Thiais - FOCALE 50

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1 Sommaire Problématique : la netteté des images Définition de la profondeur de champ (PdC) Impact visuel de la PdC sur la photo Origine de la PdC : l œil, le cercle de confusion Caractéristiques de la PdC : début, fin, étendue, répartition, hyperfocale Paramètres influents Ouverture Focale Taille de la surface sensible (capteur, pellicule) Calculateur de profondeur de champ En bref et sur le terrain 105

2 Problématique : la netteté des images La netteté des images est une problématique mêlant à la fois des critères scientifiques complexes et des impressions subjectives. A contrario, les sources de manque de netteté sont plus facilement identifiables. Les principales sont du domaine : du temps de pose du procédé photographique (flou cinétique, flou de bougé, zooming) de l'optique ondulatoire (la diffraction) de l'optique géométrique (l'aberration chromatique, l'absence de mise au point) Les sources de manque de netteté sont à la fois des atouts et des handicaps pour la qualité artistique de la photo, il est donc important de les «apprivoiser» 106

3 Problématique : la netteté des images Flou de bougé L'appareil photo de déplace durant la prise de vue Pour l'éviter faible temps de pose, position stable, trépied 107

4 Problématique : la netteté des images Flou cinétique La scène ou un élément de la scène de déplace ou change de forme durant la prise de vue Pour l'obtenir faible temps de pose (ex 1/15 s) et appareil photo stable 108

5 Problématique : la netteté des images Zooming La focale de l'objectif change durant la prise de vue Pour l'obtenir temps de pose long (> 1/4 s) pendant le changement de la focale du zoom 109

6 Problématique : la netteté des images Diffraction La traversée du diaphragme par la lumière (onde lumineuse) crée une déviation d'une partie du faisceaux et génère une figure de diffraction Une tache d Airy apparaît. Elle est d'autant plus importante que le diaphragme est petit, réduisant ainsi l acuité de l'image (son piqué) Pour une image de qualité il faut utiliser des ouvertures plus grande que f/11 Objectif + Diaphragme Capteur ou pellicule 110

7 Problématique : la netteté des images Diffraction équivalent pour les ondes d'eau 111

8 Problématique : la netteté des images Aberrations chromatiques Elles résultent de la décomposition de la lumière comme avec un prisme Elles produisent une image floue et aux contours irisés 112

9 Problématique : la netteté des images Aberrations chromatiques Elles sont dues à la dispersion, l'inverse de la constringence, des verres optiques La dispersion vient de la variation de l'indice de réfraction en fonction de la longueur d'onde des rayons Faible dispersion Forte constrringence Forte dispersion Faible constrringence 113

10 Problématique : la netteté des images Pour éviter les aberrations chromatiques Utiliser des formules optiques adéquates pour les objectifs (ex : sigle APO chez Sigma) Achromat Apochromat Utiliser des verres à faible dispersion (ex : sigle ED Extreme low Dispersion chez Nikon, UD Ultra low Dispersion chez Canon) En numérique, utiliser un algorithme de compensation au moment du dématriçage (fonction présente dans certains boîtiers) 114

11 Problématique : la netteté des images La mise au point Avec l'objectif, on sélectionne le plan de la scène qui se focalise sur la surface sensible, c'est-à-dire qui sera net sur la photo Mise au point à l'infini Mise au point à 1 mètre Arrière plan net Arrière plan flou Premiers plans flous Plan de mise au point Premier plan flou 115

12 Problématique : la netteté des images La mise au point vue de l'objectif 116

13 Problématique : la netteté des images Absence de mise au point sur une photo peut être vue comme un défaut 117

14 Problématique : la netteté des images Absence de mise au point sur une photo peut être vue comme un atout artistique Mise au point à 5 mètres Mise au point à 3 mètres Mise au point à 2 mètres Focale et ouverture constantes (f = 105 mm et f/2.8) 118

15 Problématique : la netteté des images Mise au point sur une photo Si les éléments de scène sont nets dans le plan de mise au point (ici à 50 cm) les plans légèrement avant et après ce plan de mise au point sont produisent encore une image que l'on peu jugée nette 119

16 Définition de la profondeur de champ Étendue de la scène qui est perçue nette sur la photo 120

17 Impact visuel de la profondeur de champ Une très grande PdC rend nette toute l'image Très utiliser pour les photos de paysage 121

18 Impact visuel de la profondeur de champ Une faible PdC permet de détacher de l'arrière plan un personnage ou un élément et ainsi de le mettre en valeur 122

19 Impact visuel de la profondeur de champ Une faible PdC permet d'isoler un personnage ou un élément pour le mettre en valeur 123

20 Impact visuel de la profondeur de champ Une PdC de quelques centimètres permet de détacher un objet proche pour une scène en intérieur s'étendant de 0 à 5 mètres) 124

21 Impact visuel de la profondeur de champ Une faible PdC en portrait renforce l'attention du lecteur sur le regard 125

22 Les origines de la PdC - cercle de confusion Plan de mise au point Plan de mise au point Mise au point est sur le sujet L'image se forme sur le capteur L'image du sujet est net Mise au point après le sujet L'image se forme après le capteur L'image du sujet est floue Plan de mise au point Mise au point avant le sujet L'image se forme avant le capteur L'image du sujet est floue 126

23 Les origines de la PdC - cercle de confusion Si l'on considère comme nette, l'image d'un point du sujet qui ne dépasse pas le diamètre de confusion c alors la mise au point sur P donne une image considérée comme nette pour tous les points situés entre D PN et P PN. Plan de mise au point Diaphragme Objectif c : cercle de confusion P PN P D PN d P' Surface sensible Profondeur de champ 127

24 Les origines de la PdC - cercle de confusion Acuité visuelle L œil humain normal discerne au maximum une ligne de 0,075 mm à une distance d environ 25 cm. En pratique les conditions optimales étant rarement réunies, une valeur de 0,1 mm est plus généralement admise. Cela correspond à une alternance de 0,2 mm (blanc/noir), soit 5 cycles par mm (1 min d'arc). Le champ de vision binoculaire humaine est en moyenne de 60, 290 mm ce qui permet d'embrasser un surface d'environ 290 mm de diamètre à une distance de 250 mm. Dans ces conditions, tout détail inférieur à 0,2 mm ne pourra généralement être discriminé à l œil nu. c = 0,2 mm 25 cm 128

25 Les origines de la PdC - cercle de confusion Pour une pellicule 24 x 36 mm Les valeurs des cercles de confusion pour une pellicule 24x26 découlent de l'acuité visuel de l œil normal, tout en gardant les propositions à l'agrandissement. Une prise de vue en 24x36 devra être agrandie environ 6,7 pour obtenir une image de dimension comparable. Pour une définition finale identique, la résolution sur le film devra être de 0,2/6,7 soit c=0,0298mm (environ 0,03 mm) 290 mm c = 0,2 mm 25 cm x 1 : 6,7 c = 0,03 mm 129

26 Les origines de la PdC - cercle de confusion Pour les autre formats de surface sensible Formule Zeiss c = 1/1730 x Diagonale du format La valeur de proviendrait de la considération d'un cercle de confusion de 0,025 pour un film 35 mm Formule alternative (souvent utilisée pour les numériques) c = 1/1442 x Diagonale du format La valeur de c = 0,03 mm étant prise comme référence pour une pellicule 24x36 mm 130

27 131

28 Caractéristiques de la PdC Plan de mise au point Premier plan net Dernier plan net 132

29 Caractéristiques de la PdC Répartition de la profondeur de champ 1/3 de la PdC est située avant le plan de mise au point 2/3 de la PdC est située après le plan de mise au point 133

30 Caractéristiques de la PdC Hyperfocale (H) L'hyperfocale est le premier plan net lorsque la mise au point (MAP) est à l'infini Souvent choisi par l'autofocus!!! Adapté au paysage et au reportage Pour détacher du fond le sujet placé avant H Impossible de détacher du fond le sujet placé après H 134

31 Caractéristiques de la PdC - Hyperfocale La distance de mise au point faite sur l'hyperfocale, permet d'obtenir une image nette de la moitié de cette distance à l'infini. Cela donne la profondeur de champ maximum pour une focale donnée et une ouverture donnée. 135

32 Paramètres influents sur la PdC Ouverture du diaphrame Focale de l'objectif Taille du capteur Full APS-C 4:3 frame CX - 1'' 1/2.3'' 136

33 Paramètres influents Ouverture du diaphragme Distance en mètres Profondeur de champ 137

34 Paramètres influents Longueur focale Distance en mètres Profondeur de champ Grand angle (ex : 28 mm) «normal» (ex : 50 mm) Téléobjectif (ex : 200 mm) 138

35 Paramètres influents La taille de la surface sensible influe indirectement sue la PdC Distance en mètres Profondeur de champ Les trois focales restent équivalentes (même angle de champ) mais différente! Les trois ouvertures relatives sont identiques (même nombre d'ouverture) 1/2.3'' APS-C Full frame Les cercles de confusion retenus restent proportionnels à la taille du capteur (ex : c = 1/1442 x Diagonale du format) 139

36 Calculateur de profondeur de champ Graduations sur objectif 140

37 Calculateur de profondeur de champ Table Logiciel sur smartphone Abaque 141

38 Calculateur de profondeur de champ Calculateur en ligne (ex : 142

39 Calculateur de profondeur de champ Feuille de calcul pour tableur (ex : 143

40 Calculateur de profondeur de champ -Simulateurs LPEF - Camera Simulator 144

41 En bref La PdC augmente en fermant l'ouverture de l'objectif Petite ouverture (f/11) grande profondeur de champ. Grande ouverture (f/2,8) faible profondeur de champ. La PdC augmente en réduisant la longueur focale de l'objectif Courte focale grande profondeur de champ. Longue focale faible profondeur de champ. La PdC augmente en réduisant la taille du capteur Full frame faible profondeur de champ. Capteur 1/2.3'' grande profondeur de champ. La PdC se répartie comme tel ~ 1/3 avant le plan de mise au point ~ 2/3 après le plan de mise au point 145

42 télé.. Focale.. grand-angle f/2... Ouverture... f/16 Taille du capteur Profondeur de champ Full frame APS-C 4:3 CX - 1'' 1/2.3'' 146

43 Sur le terrain Pour les paysages à grande PdC Connaître quelques distances hyperfocales clés de nos focales grand angle, travailler en mode priorité à la ouverture (A, Av) et faire la mise au point (MAP) sur l'hyperfocale. Exemple : focale 18 mm, Mode A, f/11, mettre au point à 1 m Pour isolé un sujet avec une faible PdC Privilégier les focales longues, travailler en mode A (Av), imposer une grande ouverture f/4, f/2.8 ou mieux f/2 En exterieur, avec beaucoup de lumière, le boîtier peut atteindre sa limite en vitesse courte d'exposition (ex : 1/4000 s). Un filtre ND (gris neutre) devient nécessaire pour limiter la quantité de lumière entrante sans fermer le diaphragme 147