Diffraction et capteurs survitaminés

[Nikojorj]

J'avais trouvé que la diffraction à f11 en 24x36 <=> flou de map de cercle de confusion 10 microns

Perdu!
Du même que tout à l'heure : http://echophoto.dnsalias.net/ekr/index.php/photoarticles/49-dof-in-digital-pictures?start=1

Trois extraits, pixels de 5µm...


La référence


Diffraction seule, diamètre du cercle d'Airy 16µm


Flou de MaP seul, diamètre du CdC 17µm

A taille égale, une tache d'Airy dilue beaucoup moins les détails qu'un flou de MaP.
Pour avoir l'équivalent, il faudrait plutôt diviser le diamètre du CdC par 2 (ie f/11 <=> CdC de 5µm).

[jaric]

Plus les photocites sont petits plus ils participent à la diffraction totale (objectif + microlentilles du capteur). La résolution importante correspond à des photocites petit et par suite susceptibles de participer à la diffraction.

Mais non, la taille du photosite ne 'participe' pas à la diffraction, c'est simplement que la tache de diffraction (d'airy) s'étale sur d'autant plus de photosites que ceux-ci sont petits. Donc, si on veut bénéficier de la pleine résolution du capteur, on doit en tenir compte. Ceci ne veut pas dire que la tolérance à la diffraction diminue avec la taille des photosites, à tailles d'agrandissement égales, etc, etc... (mille fois répété ).

[Verso92]

Mais non, la taille du photosite ne 'participe' pas à la diffraction, c'est simplement que la tache de diffraction (d'airy) s'étale sur d'autant plus de photosites que ceux-ci sont petits. Donc, si on veut bénéficier de la pleine résolution du capteur, on doit en tenir compte. Ceci ne veut pas dire que la tolérance à la diffraction diminue avec la taille des photosites, à tailles d'agrandissement égales, etc, etc... (mille fois répété ).

Ça fera mille et une fois... pas grave !

;-)

[fred134]

Perdu!
A taille égale, une tache d'Airy dilue beaucoup moins les détails qu'un flou de MaP.
Pour avoir l'équivalent, il faudrait plutôt diviser le diamètre du CdC par 2 (ie f/11 <=> CdC de 5µm).

Bien sûr, sinon à quoi bon faire un calcul ? Je pas simplement pris le diamètre de la tache d'Airy (qui fait 15 microns à f11, pas 10)...

J'ai calculé l'impact sur la FTM, c'est comme ça que j'ai comparé. J'ai pu me tromper bien sûr, mais pas aussi trivialement :-)

[Nikojorj]

Le fait est que, d'après ce qu'on peut voir, la diffraction à f/11 vaut un CdC autour de 5µm...
Peut-être qu'un calcul d'après la MTF20 plutôt que la MTF50 est plus réaliste, en l'occurence? (je n'ai pas le courage de le faire, surtout avec la pratique à portée de main)

[fred134]

Le fait est que, d'après ce qu'on peut voir, la diffraction à f/11 vaut un CdC autour de 5µm...
Peut-être qu'un calcul d'après la MTF20 plutôt que la MTF50 est plus réaliste, en l'occurence? (je n'ai pas le courage de le faire, surtout avec la pratique à portée de main)

J'ai regardé ton lien de près, en effet l'expérience est convaincante, merci.
Seule chose qui me surprend, l'influence de la défocalisation est déjà bien visible pour un CdC à peine supérieur à la taille du pixel. Chez Ch. Métaierie on voit un résultat différent. A vérifier donc avec un autre objectif / autre distance de mise au point peut-être ?

[Yann.M]

Bref, concrètement...

1 - La taille des photosites n'a aucune influence sur la diffraction (contrairement à ce que l'on peut lire régulièrement)
2 - La sensation de diffraction est dû au fait de la plus grande définition des capteurs (on voit plus les détails en grandissant : logique)
3 - À taille de tirage égale la diffraction sera identique entre un 6, 12 ou 24 mpx



Bref, on peut donc en conclure, mais cela n'est pas un mystère, que la montée en pixels pour ceux qui souhaitent monter en agrandissement n'est valable qu'avec une montée de la taille des capteurs. 

Bonne journée 

[bolek]

Si vous voulez calculer :
http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/diffraction-photography-2.htm

[spinup]

Bref, concrètement...

1 - La taille des photosites n'a aucune influence sur la diffraction (contrairement à ce que l'on peut lire régulièrement)
2 - La sensation de diffraction est dû au fait de la plus grande définition des capteurs (on voit plus les détails en grandissant : logique)
3 - À taille de tirage égale la diffraction sera identique entre un 6, 12 ou 24 mpx



Bref, on peut donc en conclure, mais cela n'est pas un mystère, que la montée en pixels pour ceux qui souhaitent monter en agrandissement n'est valable qu'avec une montée de la taille des capteurs. 

Bonne journée 

Ouais mais...dans le cas de la macro, si on a une optique performante et beaucoup de Megapixels, il peut etre préférable de cadrer plus large et de faire un crop numerique plutot que de fermer le diaphragme pour augmenter la PdC. Question de compromis entre la diffraction et l'effet du crop.
A mon avis pour la macro, la densité de pixels est un vrai avantage.

[Shashinman13]

Sur APS-C, je ne dépasse jamais f16 en macro. Il est difficile d'obtenir quelque chose de très bon au delà.

Sinon, il existe le stack focusing pour s'affranchir de ces problèmes de diffraction et de profondeur de champ inhérents à la prise de vue classique (une seule photo par image). C'est contraignant (le sujet doit être statique) et technique (généralement trépied + rail micrométrique mais également réalisable à main levée !) mais les résultats sont impressionnants. Voir les photos de Didin21 sur ce fil :

http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,181224.0.html

[Somedays]

Mais non, la taille du photosite ne 'participe' pas à la diffraction, c'est simplement que la tache de diffraction (d'airy) s'étale sur d'autant plus de photosites que ceux-ci sont petits. Donc, si on veut bénéficier de la pleine résolution du capteur, on doit en tenir compte. Ceci ne veut pas dire que la tolérance à la diffraction diminue avec la taille des photosites, à tailles d'agrandissement égales, etc, etc... (mille fois répété ).

Il y a cependant une affaire de seuil. Pour simplifier l'explication, on peut considérer 2 capteurs en schématisant (approximation photosite et pixel): le premier avec un côté de photosité égal à 5µm, le second avec un côté de 3µm.

Supposons que la diffraction corresponde à un disque d'Airy de 4µm: le premier capteur n'est affecté, tandis que le second voit déborder la tache de diffraction sur un ensemble de 9 photosites, soit un carré de 3*3=9µm de côté. La tolérance à la diffraction est ainsi nettement plus faible sur le capteur à forte densité de pixels. Et c'est bien un problème de flou qui est observé précocément sur un D7100 quand on diaphragme, là où il n'apparaissait pas sur un D90 à résolution deux fois moindre...

[Nikojorj]

le second voit déborder la tache de diffraction sur un ensemble de 9 photosites, soit un carré de 3*3=9µm de côté. La tolérance à la diffraction est ainsi nettement plus faible

Non, le bord de la tâche d'Airy porte très peu de lumière, et l'influence sur le second capteur reste très très marginale (un peu de perte de contraste)...
Il ne faut pas raisonner avec le diamètre de la tâche, qui est bien trop pointue pour ça.

[Somedays]

Non, le bord de la tâche d'Airy porte très peu de lumière, et l'influence sur le second capteur reste très très marginale (un peu de perte de contraste)...
Il ne faut pas raisonner avec le diamètre de la tâche, qui est bien trop pointue pour ça.

J'ai vraiment simplifié pour l'explication, mais le raisonnement reste le même si tu considères non pas le diamètre conventionnel de la tache, mais celui à partir duquel le cône impacte de façon significative les photosites voisins.

[Nikojorj]

Oui, mais à ce compte y'a aussi un impact, plus faible, sur le premier : l'effet est assez progressif et pas tant seuillé, au final.

[Somedays]

Ceci ne veut pas dire que la tolérance à la diffraction diminue avec la taille des photosites, à tailles d'agrandissement égales, etc, etc... (mille fois répété ).

Pêché sur le web:

"D'après René Bouillot (dans son livre : la pratique du réflex numérique), l'ouverture minimale au-delà laquelle la diffraction entraîne une diminution du piqué est : F = taille du photosite (en µm) x 2.12. Donc avec un Canon 7D (capteur APS-C 18 Mpx, taille des photosites = 4.5 µm), la diffraction apparaît à F10 (4.5 x 2.12 = 9.54). Avec un Nikon D700 (full frame 12 Mpx, taille des photosites = 8.4 µm), la diffraction apparaît au-delà de F16 (8.4 x 2.12 = 17.8 )."
Si la précision des chiffres donnés est illusoire, il n'en reste pas moins que la taille des photosites a bien un impact sur la perception de la diffraction. Comme quoi les trucs répétés mille fois...

[titisteph]

La photo, ça restera toujours un compromis...
Mais la diffraction a été pour moi un véritable handicap les années où je faisais de la macro couramment au rapport X4 à X16 en 24X36.
A X16, j'utilisais le zuiko macro 20mm F-2 (objectif spécialement conçu pour cet usage). A ce rapport, le meilleur diaph était... f2,8! Le piqué s'effondrait dès F4. Je ne vous raconte pas la PDC qui était totalement inexistante.

Mais le numérique a apporté un palliatif (qui n'est pas la panacée, mais qui dépanne franchement) : le focus stacking. Ca complique sérieusement le travail (faire 100 photos au lieu d'une, c'est pas la joie, et ça ne marche pas sur du vivant!), mais le résultat est sans commune mesure.

Du reste, du focus stacking, j'en fais aussi très souvent en studio, pour des photos d'objets : quand je suis trop juste en PDC, je fais quelques shoots supplémentaires en décalant le point, puis j'assemble le tout soit à la main dans PS, soit avec un soft dédié. Ca va bien.

Par ailleurs, en studio, avec un dos MF Phase One P25 de 22 mpx (très bon compromis définition/surface de capteur), je ferme sans vergogne à F32 en proxi, ca reste nickel. Faut distinguer les perfs dans l'absolu avec le quotidien de la vraie vie!

[Shashinman13]

Mais le numérique a apporté un palliatif (qui n'est pas la panacée, mais qui dépanne franchement) : le focus stacking. Ca complique sérieusement le travail (faire 100 photos au lieu d'une, c'est pas la joie, et ça ne marche pas sur du vivant!), mais le résultat est sans commune mesure.

Ben si cela marche sur du vivant mais du vivant statique ou endormi Après, ce n'est pas forcément la peine de faire 100 photos ou plus pour réaliser un bon stack. J'ai vu de très belles réalisations avec bien moins de prises que cela et à main levée sur des insectes vivants (avec le 65 macro MP-E). Mais peut-être qu'avec d'autres objectifs (inversés) c'est plus compliqué. Probalement

[fred134]

Le fait est que, d'après ce qu'on peut voir, la diffraction à f/11 vaut un CdC autour de 5µm...
Peut-être qu'un calcul d'après la MTF20 plutôt que la MTF50 est plus réaliste, en l'occurence? (je n'ai pas le courage de le faire, surtout avec la pratique à portée de main)

Alors, réflexion faite (et petit essai), j'ai quelques doutes sur les conclusions de ton lien.

Mes doutes au départ :
- si diffraction f11 = cdc 5 microns, alors cdc 20 microns = f45... bizarre non ? (sans compter cdc 30 microns = f64...)
- Ch. Métaierie obtient un résultat différent pour l'effet du cdc
- et j'ai eu beau vérifier ma petite formule excel, je n'ai pas trouvé d'erreur dans le calcul des courbes MTF du flou de mise au point vs diffraction (j'ai fait une simple convolution d'une sinusoïde par un disque vs par la fonction de diffraction). Si quelqu'un veut refaire ça de son côté... (NB : prendre le rayon d'Airy pour du vert, et non les chiffres dans le lien de Nikojorj, qui sont pour du bleu)

Par curiosité, j'ai alors fait un petit essai avec un 6D et une focale de 35mm, et des conditions assez différentes.
- 5 photos avec map = 3m : distance 3m F5,6 / f11 / f16 - distance 3,5m f5,6 - distance 2,6m f5,6 (les deux dernières ont un cdc de 10 microns)
- une photo avec map = 3,5m f11 à la distance de 3,5m - idem pour 2,6m
- 2 objectifs différents (35 fixe et 24-105)

Les résultats me semblent bien différents du test en lien. Les différences sont ténues (même la perte à f16 est faible, on regarde 20MP à 100% !), mais à mes yeux la diffraction de f11 est plutôt équivalente à un cdc de 10 microns ici.
Je vous laisse juger, je n'ai aucune prétention ni vocation de testeur :-)

NB : l'intérêt de regarder à la fois les vues à 2,6m et 3,5m était de détecter un pb de mise au point et aussi un flou asymétrique de l'objectif. (Et j'ai bien sûr fait plusieurs séries.)

PS : résultats présentés développés dans LR4 avec accentuation de base. J'ai essayé en poussant, tout s'améliore mais la hiérarchie de change pas à mes yeux.

[fred134]

De gauche à droite :
- f5,6 / distance 2,6m / map 3m / cdc 10 microns
- f11 / distance et map 3m
- f5,6 / distance 3,5m / map 3m / cdc 10 microns
- f16 / distance et map 3m

(NB : le tableau est 10 en arrière du plan de map, les livres sont dans le plan de netteté.)

Edit : dans le navigateur, l'image est agrandie et moins nette... en la téléchargeant on retrouve l'image que j'ai postée. Désolé, je ne sais pas si j'ai fait une bêtise ?

[fred134]

Je continue quand même, désolé il semble qu'il faille télécharger l'image pour la voir nette.

Une deuxième série où le rapport d'agrandissement ne change pas.
De gauche à droite :
- f5,6 / distance 2,6m / map 3m / cdc 10 microns (la même qu'avant)
- f11 / distance et map 2,6m
- f11 / distance et map 3,5m
- f5,6 / distance 3,5m / map 3m / cdc 10 microns (la même qu'avant)

Encore une fois, aucune prétention de test, je voulais juste partager mes doutes avec vous. Si ça intéresse quelqu'un, le mieux c'est d'essayer...

[Nikojorj]

- si diffraction f11 = cdc 5 microns, alors cdc 20 microns = f45... bizarre non ? (sans compter cdc 30 microns = f64...)

Non, ça me semble au contraire assez cohérent.

Les différences sont ténues (même la perte à f16 est faible, on regarde 20MP à 100% !), mais à mes yeux la diffraction de f11 est plutôt équivalente à un cdc de 10 microns ici.

Intéressant, si j'ai le temps je vais aussi faire des tests.
Perso, j'ai plus de mal à être précis sur un motif sans très fins détails, le billet ricain est bien pour ça... et c'est vrai que le redimensionnement du forum est énervant pour ça (clic droit / view image).
(NB petit détail pour les photos pas au point à f/11 le CdC est de 5µm et pas 0 )

[fred134]

Non, ça me semble au contraire assez cohérent.

Ah ? Il me semble qu'il y avait déjà des pertes à f32 en diapo, alors que les échelles de PdC avec un cran de marge marchaient bien. Mais je n'ai presque jamais dépassé f22, mes souvenirs peuvent me tromper.

Intéressant, si j'ai le temps je vais aussi faire des tests.
Perso, j'ai plus de mal à être précis sur un motif sans très fins détails, le billet ricain est bien pour ça... et c'est vrai que le redimensionnement du forum est énervant pour ça (clic droit / view image).
(NB petit détail pour les photos pas au point à f/11 le CdC est de 5µm et pas 0 )

Pour lesquelles le cdc est de 5 microns, je n'ai pas compris ?

La taille des détails ça se discute, je pense qu'il faut un peu de tout dans l'image test sinon on favorise les très hautes fréquences, qui ne sont pas forcément les seules importantes.
A noter que quand on regarde la MTF, le flou de map coupe plus "raide" les très hautes fréquences que la diffraction. Ex, si mes calculs ne sont pas faux, la diffraction à f11 vaut un cdc de 10 microns jusqu'à 60pl/mm, devient à peine meilleure à 80pl/mm, et sensiblement meilleure à 100pl/mm (27% vs 19%).
Sur un APS-C haute résolution ou un m43 ça peut éventuellement se voir ? ... Si mes calculs ne sont pas faux :-)

Edit : chez moi (Firefox), le click droit "afficher l'image" ne suffit pas pour avoir une image nette, il faut télécharger et afficher sur le PC. En "afficher", l'image est agrandie, et fait plus que ses 800x600.

[Nikojorj]

Pour lesquelles le cdc est de 5 microns, je n'ai pas compris ?

heu moi non plus peut-être, mais dans ta 2e image, les exemples à f/11 sont avec une MaP décalée non? Si c'est le cas, de ce que j'en comprends ça leur fait un CdC de 5µm.

Ah ? Il me semble qu'il y avait déjà des pertes à f32 en diapo, alors que les échelles de PdC avec un cran de marge marchaient bien. [...]

La taille des détails ça se discute, je pense qu'il faut un peu de tout dans l'image test sinon on favorise les très hautes fréquences, qui ne sont pas forcément les seules importantes.
A noter que quand on regarde la MTF, le flou de map coupe plus "raide" les très hautes fréquences que la diffraction.

C'est un peu ça le souci, la façon dont la MTF est modifiée est assez différente... un flou de MaP ne modifie pas le contraste mais efface assez brutalement les petits détails (et un peu les moyens), alors que l'effet de la diffraction est plus visible sur le contraste général (notamment du fait des anneaux autour de la tache centrale d'Airy).

J'ai fait qq tests hier soir mais :
- d'une part, un peu feignant, je suis resté en AF et du coup n'ai pas assez bien contrôlé le flou de mise au point,
- et d'autre part je me basais sur une mire qui a réussi a faire un beau moiré sur mon E-PL5+20/1.7, mais du coup n'ai pas assez de comparaison pour les moyens détails. Je crois que le billet de banque s'impose.

[fred134]

heu moi non plus peut-être, mais dans ta 2e image, les exemples à f/11 sont avec une MaP décalée non? Si c'est le cas, de ce que j'en comprends ça leur fait un CdC de 5µm.

Ah, dans la 2ème image la MAP des photos à f11 a été refaite sur les bouquins. Le cdc est donc bien de 0. Le but était que les objets aient la même taille.

Edit : au fait, tu n'as pas eu besoin de télécharger les images pour les voir vraiment nettes ?

C'est un peu ça le souci, la façon dont la MTF est modifiée est assez différente... un flou de MaP ne modifie pas le contraste mais efface assez brutalement les petits détails (et un peu les moyens), alors que l'effet de la diffraction est plus visible sur le contraste général (notamment du fait des anneaux autour de la tache centrale d'Airy).

Je suis curieux de tes résultats. En format m43, ça devrait être un peu différent pour les raisons que tu cites, les fréquences importantes pour les détails n'étant pas les mêmes qu'en 24x36.
Pour la MAP, j'ai trouvé utile de varier la distance en + et en -, en plus je me méfiais des asymétries possibles des objectifs.

[Nikojorj]

Ah, dans la 2ème image la MAP des photos à f11 a été refaite sur les bouquins. Le cdc est donc bien de 0. Le but était que les objets aient la même taille.

OK, j'avions mal compris, désolé.

Sinon pour mes essais, le µ4/3 ne change pas énormément à la donne (pixels de 3.7µm), mais pour l'instant je n'ai pas de MaP assez constante pour avoir des tests valables, faudra que je me sorte les doigts et que je fasse ça en manuel avec une rampe.