Profondueur de champ

Démarré par Flash71, Décembre 09, 2011, 08:36:46

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Tonton-Bruno

#25
Décembre 19, 2011, 10:44:10
Pour avancer un peu dans ces discussions trop récurrentes sur cette question, je propose qu'on essaie d'élaborer des textes définitifs qui trouveraient leur place dans la section "Qui sait qui sait" dont Verso est justement le gardien.

Je suggère qu'on divise cela en parties :

1 - La profondeur de champ et le Cercle de Confusion sur un tirage papier.

2 - La taille du cercle de confusion en fonction de la taille du capteur, pour un tirage papier A4 ou plus, sans recadrage.

3 - Le cercle de confusion pour de forts recadrages ou des visualisations à 100% sur écran.

Pour la partie 1, on peut partir du cours de photographie de René Bouillot et de la définition de Zeiss citée par PierreT :

Citation de: PierreT le Décembre 09, 2011, 19:56:40
Je viens de retrouver le document Zeiss auquel je faisais référence. Il me faut corriger ce que j'avais dit de mémoire un peu plus haut. Il faut donc lire...

"D'après Zeiss, les échelles de profondeur de champ gravées sur les objectifs sont déterminées sur la base d'un cercle de confusion égal à 1/1500 de la diagonale du format ; en partant du principe que ce cercle de confusion (rapporté à l'image) est vu sous un angle égal à deux minutes d'arc lorsqu'on regarde un tirage plein format 12x18 cm à 25 cm environ."

Il serait intéressant que PierreT nous donne des informations au moins sur la date de publication du document Zeiss.

La valeur qu'il donne est celle qui est gravée sur les objectifs Zeiss.
Je pense que c'est aussi celle qui est gravée depuis les années 50 sur les objectifs Nikon.

Cette valeur est un peu trop optimiste, mais pour des soucis de cohérence, les ingénieurs Nikon ne l'ont jamais changée en argentique, et ne vont pas la changer maintenant, alors que les mêmes objectifs peuvent se monter sur des boîtiers ayant des tailles de capteur très différentes.

La valeur choisie par Leica est la valeur plus exacte de 1/1719 de la diagonale du format.

En effet, Tgte(1/30°)*1719=1

Tonton-Bruno

#26
Décembre 19, 2011, 12:27:13
Je me lance.

1/4

Il est établi qu'un individu jeune et ayant une vue excellente, est capable de distinguer des détails de une minute d'arc (un soixantième de degré).

A partir de là on a déterminé qu'un point paraissait net tant qu'il était inférieur à une taille de 2 minutes d'arc (un trentième de degré).

Le détail le plus fin sera celui qu'on pourra voir à la distance minimale d'observation, qui est de 25cm pour un individu jeune et en bonne santé.

Tonton-Bruno

#27
Décembre 19, 2011, 12:31:16
2/4

Il est aussi établi que pour avoir une bonne vision d'une image dans sa totalité, il faut l'observer à une distance égale à la diagonale de cette image.

Notre champ visuel binoculaire est alors capable de percevoir l'image dans sa totalité sans avoir à bouger la tête ni les yeux, et d'en découvrir tous les détails aussi fins qu'une minute d'arc juste en bougeant les yeux.

Tonton-Bruno

#28
Décembre 19, 2011, 12:36:05
3/4

Lorsque nous regardons une image à une distance égale à sa diagonale, la taille du cercle de confusion est égale à la tangente de l'arc de 1/30° multipliée par cette distance.

Comme Tgte(1/30°)=1/1719
il suffit de diviser la longueur de la diagonale de l'image par 1719 pour avoir le diamètre du cercle de confusion d'une image observée à une distance égale à sa diagonale.

Tonton-Bruno

#29
Décembre 19, 2011, 12:46:42
4/4

Considérons maintenant le capteur d'un appareil photo numérique de 6MP ou plus.

La diagonale de ce capteur comptant plus de 3500 pixels, nous pouvons en conclure que le cercle de confusion à prendre en compte pour un tirage papier est égal à la dimension de la diagonale du capteur divisée par 1719.

Dans la mesure où le tirage papier fera au moins 14*21cm, soit 25cm de diagonale, et dans la mesure où on le regardera à une distance égale à sa diagonale, le cercle de confusion à prendre en compte au niveau du capteur sera :
Diagonale du capteur / 1719.

Ceci suppose bien entendu que toute l'image du capteur sera utilisée, et qu'il n'y aura aucun recadrage.

Ce cercle de confusion reste valable quelle que soit la dimension du tirage,
à condition que la diagonale du tirage soit supérieure ou égale à 25cm,
et que la photo n'a pas été du tout recadrée.

Tonton-Bruno

#30
Décembre 19, 2011, 18:00:30
J'aurais peut-être dû expliquer un peu plus pourquoi on prend la valeur de la Tgte de 2 minutes d'arc et pas une pour le calcul du cercle de confusion.

Je vous propose le graphique suivant:

Pour qu'un point soit visible, il faut qu'il se détache de la couleur du fond.

Pour pouvoir mesurer la résolution d'une optique, on a donc créé des mires affichant des successions de lignes noires et blanches plus ou moins espacées.
C'est pour cela qu'on a pris l'habitude d'exprimer la résolution en paire de ligne par mm.

Imaginons une mire faite de ligne grises et blanches dont l'épaisseur est de 1 minute d'arc pour un observateur situé à une distance égale à la diagonale de la mire.

Un point faisant 1 minute d'arc de diamètre sera bien visible, mais si la tache de flou de ce point fait plus de 2 minutes d'arc de diamètre, elle risque de se confondre avec un autre point situé à 2 minutes d'arc du premier.

Ceci explique pourquoi on retient la taille de 2 minutes d'arc comme valeur du cercle de confusion.

gerarto

#31
Décembre 19, 2011, 18:39:55
Tu as fait un très bon boulot, mais ce qui m'ennuie, c'est que ton exposé n'est valable que pour une catégorie bien limitée de matériel : 2 Nikon, 1 Canon et les 4/3...  >:(

Nan, je plaisante, bien sûr...  mais j'aurais bien vu des légendes plus génériques (FF- APS-C Nikon/Pentax/Sony - APS-C Canon, etc)

Je suis en train de comparer dans mon tableau Excel perso le résultat avec tes valeurs et les valeurs usuelles (0.03 FF 0.02 APS-C). Il semble que les différences de PdC ne soient pas gigantesques : seules les distances de MaP éloignées sont vraiment impactées significativement, et ça reste de toute façon compatible avec les "marges de sécurité" qu'on incluait généralement.

Tonton-Bruno

#32
Décembre 19, 2011, 19:15:32
Merci pour ce premier retour.

Je vais tenir compte de ta remarque sur les références plus génériques de capteurs.

Bien entendu, la différence entre les CdC précis et ceux couramment admis n'est pas gigantesque.

De plus, sur le terrain, à part d'avoir un télémètre laser dans la poche, je vois mal comment on mesurerait tout ça avec précision !

Je cherche juste à donner des bases de calcul irréfutables, une fois le contexte bien défini.

L'étape suivante étant bien entendu de se dire : que se passe-t-il si je recadre comme un malade, ou si je regarde l'image sur l'écran de mon PC ?

gerarto

#33
Décembre 19, 2011, 19:27:40
Ben... si tu recadres, tu diminue la valeur du CdC. Reste à trouver la formule qui va bien (ça c'est facile) en fonction de la multitude des recadrages possibles (et là...).

Le truc simple à expliquer, c'est que si je pars d'un FF et que je le croppe au format APS-C (à la prise de vue ou en PT), le cercle de confusion à utiliser est celui de l'APS-C.

(Simple à expliquer, ça reste à voir quand on fait entrer les autres variable : focale/ouverture/distance de PdV)

Tonton-Bruno

#34
Décembre 20, 2011, 11:05:21
Bon, je continue à causer tout seul dans le poste, pour déblayer le terrain autant que possible.

On est toujours sur le cas initial :

Tirage papier de format 14*21cm ou plus grand,
observé à une distance égale à la diagonale du tirage.

De tous temps, les photographes ont remarqué que l'échelle de PdC gravée sur les objectifs était trop optimiste, et qu'il fallait "fermer d'au moins un cran"

Citation de: gerarto le Novembre 14, 2011, 00:17:01
Il se trouve que je me suis converti à l'AF très tard, et donc que j'ai utilisé cette fameuse échelle de PdC pendant... des décennies ! (lorsque j'étais à la recherche de la PdC maximum)

Mais il faut être réaliste : mon exigence sur la précision de la MaP a évolué dans le temps en fonction des objectifs utilisés et des supports utilisés : entre une ektachrome, une agfacolor ou une kodachrome (des années 60) la marge d'appréciation pouvait être assez large, la notion de « net » étant assez subjective.
Plus tard avec l'arrivée de la velvia et avec des objectifs plus piqués, j'ai un peu évolué dans mon jugement et j'ai utilisée cette fourchette de manière plus restrictive en gardant généralement une marge d'un diaph. 

Citation de: Verso92 le Novembre 14, 2011, 07:28:37
Tout pareil : en argentique, je prenais un cran de marge. En numérique aujourd'hui, j'en prends deux...

Si on reprend un des schémas précédents, on comprend pourquoi.

L'oeil est capable de distinguer des paires de lignes de 1 minute d'arc.

Avec un cercle de confusion de 2 minutes d'arc, les lignes sombres chevauchent les lignes claires, et plus rien n'est lisible.

Pour être plus rigoureux, il vaut mieux prendre un CdC égal à 1,5 minutes d'arc.
Ceci correspond à ce qu'on faisait mentalement en prenant un bon cran de marge.

Tonton-Bruno

#35
Décembre 20, 2011, 11:08:20
Avec ce nouveau CdC, voici les valeurs précises pour les différentes tailles de capteur.

Nous continuons à avancer pas à pas.

Une fois qu'un certain consensus se sera dégagé sur le CdC à prendre en compte pour les tirages de 14*21cm ou plus observés à une distance égale à leur diagonale, nous verrins comment mettre cela en pratique sur le terrain.

jurassic

#36
Décembre 20, 2011, 16:17:08
Assez curieusement, on arrive à des résultats comparables par un raisonnement simple et brutal : la résolution la plus fine possible exige 2 photosites juxtaposés. Connaissant la taille du pixel sur le capteur on a la valeur minimale possible. J'ai sous la main la taille des pixels des capteurs Sony ancienne génération (A700 = 5.5 µ, A900 = 5.9 µ), on arrive à des minis de 11 à 12 µ.
Et j'avoue ne pas suivre ton raisonnement pour passer de la limite (toute théorique) de l'acuité visuelle de 1 minute d'arc à 1.5 ou 2 minutes. Si l'oeil sait distinguer 2 points (ou 2 lignes) séparés d'une minute, le diamètre du cercle est une minute, où est l'erreur ?
A7CR

Tonton-Bruno

#37
Décembre 20, 2011, 17:00:59
Citation de: jurassic le Décembre 20, 2011, 16:17:08
Si l'oeil sait distinguer 2 points (ou 2 lignes) séparés d'une minute, le diamètre du cercle est une minute, où est l'erreur ?

Pour distinguer une ligne grises d'une minute d'arc de large, il faut qu'elle soit entourée de deux lignes blanches elles aussi de 1 minute d'arc de large, d'où mon dessin avec des lignes et des lignes blanches alternées.

J'ai refait le dessin en espaçant tous les centres des cercles de 2 minutes d'arc.

Si les cercles font 1 minute d'arc de diamètre, la netteté est maximale.
Si les cercles font 2 minutes d'arc de diamètre, la netteté me paraît insuffisante.
Si les cercles font 1,5 minutes d'arc, la netteté me paraît encore très satisfaisante.

jurassic

#38
Décembre 20, 2011, 18:01:54
Je comprends ton raisonnement (et, en passant, bravo pour les croquis), mais je me demande ce que tu veux démontrer. Si tu veux établir la taille du plus petit détail visible (par un oeil jeun, en bonne santé etc) ou un optimum de quelque chose d'autre.
J'ai personnellement tendance à raisonner ainsi :

l'acuité visuelle pour un sujet jeune etc est de 1 minute d'arc.
Sur un tirage de mettons A2 (je prends cette valeur parce que c'est le format natif de mon appareil 6000 x 4000 pixels => 600 x 400 mm au tirage papier).
La tangente de 1 minute d'arc vaut (en gros, à ces valeurs d'angle on assimile la mesure de la tangente à la mesure de l'angle en radians) 3/10 000 èmes (2 Pi / 360 / 60).

A un distance d'une diagonale 720 mm, et si j'étais jeune avec un (ou mieux deux) oeil impecc, je pourrais espérer distinguer 2 points distants de 3/10000 de 720 = 0.2 mm.
Pour de l'A3 à 50 cm, ce serait 0.15 mm.

En pratique on peut multiplier par 2 ou 3 ces valeurs.

CQFD
A7CR

Tonton-Bruno

#39
Décembre 20, 2011, 18:29:41
Si on veut parler de profondeur de champ, il faut déterminer la valeur du cercle de confusion.

On détermine cette valeur par rapport à un tirage observé à une distance égale à sa diagonale.

Comme le détail le plus fin fait une minute d'arc*, faut-il considérer que le cercle de confusion a un diamètre de 2 minutes ou seulement 1,5 minutes ?

Une fois qu'on se sera mis d'accord sur le bonne valeur du cercle de confusion, en minutes d'arc et pas en mm, il suffira de la multiplier par la diagonale de n'importe quel capteur de 6MP ou plus pour connaître la valeur du CdC de ce capteur, lorsqu'on veut regarder un tirage issu d'une photo non recadrée prise avec ce capteur.

C'est juste une étape dans le raisonnement, parce que depuis toujours, tous les photographes du monde entier ont constaté que les échelles inscrites sur les objectifs étaient trop optimistes.

Ce que j'essaie de définir précisément ici, et de manière pédagogique, c'est la notion de profondeur de champ pour un tirage papier observé à une distance égale à sa diagonale.

Il faut se mettre d'accord là-dessus avant de vouloir comprendre ce qui se passe quand on fait un fort recadrage ou quand on examine la netteté d'une photo numérique de 16MP en visu 100% sur l'écran de son PC.

Ce sera l'étape 3, parce que nous évoquerons entre temps dans quelles circonstances, et de quelle manière, on peut utiliser les tables ou les calculateurs de profondeur de champ sur le terrain, car la question est beaucoup moins triviale qu'il n'y paraît.

Il me semble qu'il est plus intéressant d'essayer de discuter ainsi, plutôt que d'échanger des insultes et des quolibets, et de se gausser des autres en déclarant qu'ils n'ont pas compris.
* on parle de l'arc parce que pour les angles inférieurs à 5° on considère que la longueur de l'arc est égale à la longueur de la tangente.

jurassic

#40
Décembre 20, 2011, 19:09:00
Je suis bien d'accord avec ta méthode, en théorie.

Néanmoins, personnellement et en ce qui me concerne  ;) , je préfère parler en angle (arc ou minutes c'est juste la formulation) plutôt qu'en cercle de confusion, dont la notion est ... confuse.

La chose qui me paraît obscure c'est la distinction entre "le plus fin détail" et le "CoC" . Pour moi c'est la même chose : on ne distingue rien en dessous de 1 minute d'arc et encore ... On peut prendre 2 minutes par sécurité, car en pratique qui peut distinguer 2 objets à 1 minute ? Cela fait 2 lignes noires sur fond blanc distantes de 3mm à 10 m de distance !

Mais il me semble de meilleure méthode de faire tous les calculs sur la valeur la plus "sévère" et de passer à l'application pratique tout à la fin.

D'où ma méthode, qui n'est que ma préférence !
A7CR

jurassic

#41
Décembre 20, 2011, 19:14:08
Après plus ample réflexion, effectivement si tu veux calculer une profondeur de champ tu dois bien fixer une mesure de longueur en fonction de la distance d'observation
(sinon les calculs sont ingérables, bien que j'ai vu un spécialiste passer directement de l'angle à la profondeur de champ mais je n'ai pas la référence sous la main)

Donc, sans chipoter, je suis d'accord, continue la démonstration ...
A7CR

Verso92

#42
Décembre 20, 2011, 19:29:35
Une chose m'étonne quand même dans tout ça : pourquoi faut-il prendre un CdC différent en fonction du format ?
Si on fait un tirage 16 x 24 cm à partir d'un 24x36 croppé en Dx (ou d'un APS-C plein cadre) et qu'on le regarde à une distance égale à sa diagonale (soit 29cm), pourquoi faut-il prendre un CdC plus petit que le tirage "intégral" 24 x 36 cm observé à une distance de 43cm ?

Tonton-Bruno

#43
Décembre 21, 2011, 07:26:56
Citation de: Verso92 le Décembre 20, 2011, 19:29:35
Une chose m'étonne quand même dans tout ça : pourquoi faut-il prendre un CdC différent en fonction du format ?
Si on fait un tirage 16 x 24 cm à partir d'un 24x36 croppé en Dx (ou d'un APS-C plein cadre) et qu'on le regarde à une distance égale à sa diagonale (soit 29cm), pourquoi faut-il prendre un CdC plus petit que le tirage "intégral" 24 x 36 cm observé à une distance de 43cm ?

Si ton image a une diagonale de 29cm et si tu la regardes à une distance de 29cm, la taille du cercle de confusion sur le tirage sera de 290/2292=0,126mm.

Le cercle de confusion au niveau du capteur est forcément proportionnel au CdC du tirage,
donc le CdC du capteur est égal à 1/2292ème de la diagonale du capteur.

C'est la loi des proportionnalités.

Une fois qu'on a intégré cette notion de proportionnalité entre le cercle de confusion d'une image et celui du négatif ou du capteur, il ne reste plus qu'à se mettre d'accord sur une valeur raisonnable de ce taux :

Entre 1/1500 (Zeiss) et 1/2292 (Lulu), nous allons pouvoir faire des essais de terrain et de tirages pour déterminer la valeur la plus appropriée.

eiger1004

#44
Décembre 21, 2011, 08:11:04
Je suis assez étonné de la très faible PdC que donne ce site.
http://www.galerie-photo.com/profondeur_de_champ_calcul.html
Ayant un APS/h, je suppose que c'est entre le deux que la vérité se situe. Ca fait vraiment pas beaucoup, je trouve.
Ca vous parait juste?
A 5,6, ça ne fait plus que quelques millimètres, 7 pour du 35mm.
Eric Michel

Verso92

#45
Décembre 21, 2011, 08:24:37
Citation de: eiger1004 le Décembre 21, 2011, 08:11:04
Je suis assez étonné de la très faible PdC que donne ce site.
http://www.galerie-photo.com/profondeur_de_champ_calcul.html
Ayant un APS/h, je suppose que c'est entre le deux que la vérité se situe. Ca fait vraiment pas beaucoup, je trouve.
Ca vous parait juste?
A 5,6, ça ne fait plus que quelques millimètres, 7 pour du 35mm.

Ben... la PdC d'un 400mm à 2m, elle est forcément ténue, non ?
(d'ailleurs, tu as déjà essayé de faire des photos à 2m avec un 400mm, pour voir ?)

Tonton-Bruno

#46
Décembre 21, 2011, 08:31:33
Citation de: eiger1004 le Décembre 21, 2011, 08:11:04
Je suis assez étonné de la très faible PdC que donne ce site.
http://www.galerie-photo.com/profondeur_de_champ_calcul.html

Les calculs sont pourtant faits avec la valeur traditionnelle du cercle de confusion en 35mm, à savoir 0,030.

C'est cette valeur qui me paraît un peu optimiste, mais sur un 400mm à f/8; la zone de netteté est de l'ordre d'un centimètre.
Peu importe que ce soit 0,9 ou 1,1cm sur un sujet situé à 2m.
Le résultat photographique sera le même.

Mais là, on aborde déjà le sujet suivant : Comment utiliser les tables de PdC sur le terrain ?

eiger1004

#47
Décembre 21, 2011, 08:37:06
Citation de: Verso92 le Décembre 21, 2011, 08:24:37
(d'ailleurs, tu as déjà essayé de faire des photos à 2m avec un 400mm, pour voir ?)

bah oui, et c'est pas vieux.... :-)
Eric Michel

Verso92

#48
Décembre 21, 2011, 08:42:59
Citation de: eiger1004 le Décembre 21, 2011, 08:37:06
bah oui, et c'est pas vieux.... :-)

Une piste : devine quelle est la focale de ton 100-400 à 400mm et 2m...
(et ne me répond pas "400mm", hein !  ;-)

eiger1004

#49
Décembre 21, 2011, 09:16:34
Citation de: Verso92 le Décembre 21, 2011, 08:42:59
Une piste : devine quelle est la focale de ton 100-400 à 400mm et 2m...
(et ne me répond pas "400mm", hein !  ;-)

Bah, je ne vois pas ce que je pourrais te répondre d'autre que 400. C'est ce qui est indiqué dans l'exif d'ailleurs.

Eclaire ma lanterne.
Eric Michel
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