Prévoir, calculer et simuler le flou

[photodrone33.com]

Très intéressant !

Pourrait on a partir de ce raisonnement établir un tableau correspondant à plusieurs tailles de capteurs, à focale equivalente afin de déterminer l'ouverture nécessaire pour obtenir une zone de netteté similaire (dégradé de flou).

Pour faire simple :

Un FF équipé d'un 100 mm ouvert a f/8   vs un m4/3 équipe d'un 50 mm ? Quelle ouverture appliquer à ce dernier afin d'obtenir un dégradé de flou identique ?  Quelle influance sur le rendu du flou (bokeh).

[Polak]

Pour faire simple :
- Il y a un seul plan de focalisation qui donne la netteté maximum
- la profondeur de champ donne une zone de netteté perçue dans une condition « standard » d'observation et dans ton exemple le 100mm f8 en FF équivaut à 50mm f4 en micro4/3
- Si on parle de flou , et non pas de netteté, cela dépend de l'objectif. Un objectif est conçu avant tout pour être net sur le plan de focalisation. Deux objectifs différents de même focale utilisés sur le même capteur dans les mêmes conditions peuvent donner des zones floues bien différentes .

[Polak]

Deux 40 mm différents à f2 même distance de map, capteur FF. La map est faite en avant du portail au même endroit . Il n'y a donc que du flou sur ces photos.





En complément de mon post précédent, il faut souligner que non seulement les aberrations produites hors plan de focalisation sont différentes d'un objectif à l'autre mais qu'en plus les objectifs peuvent être sujets à plus ou moins de courbure de champ qui déplace la zone de netteté sur une même image..  

[chelmimage]

Très intéressant !

Pourrait on a partir de ce raisonnement établir un tableau correspondant à plusieurs tailles de capteurs, à focale equivalente afin de déterminer l'ouverture nécessaire pour obtenir une zone de netteté similaire (dégradé de flou).

Pour faire simple :

Un FF équipé d'un 100 mm ouvert a f/8   vs un m4/3 équipe d'un 50 mm ? Quelle ouverture appliquer à ce dernier afin d'obtenir un dégradé de flou identique ?  Quelle influance sur le rendu du flou (bokeh).

Si je me souviens bien de mes élucubrations    le paramètre qui fait la synthèse de tous les autres est la valeur de l'Hyperfocale.
Si la valeur de H est identique, profondeur de champ et flous seront identiques. Dans mes calculs, j'ai toujours fixé la valeur du CdC à 1/1720 ème de diagonale quel que soit le format. Le rapport de format est 1 pour le 24X36 ( c'est la base) , 1,5 pour les APSC Nikon, 1,6 pour les APSC Canon, 2 pour le format 4 tiers.

[Nikojorj]

D'un objectif à l'autre , on peut avoir des résultats très différents . Les aberrations produites hors de la zone de focalisation aux grandes ouvertures en sont la cause. Cela peut se traduire pas un bokeh plus ou moins structuré qu'on peut qualifiier de plus ou moins flou.

Tout à fait!
Grand classique de ce raisonnement, essayer de comparer flou de mise au point et flou de diffraction....

Pour représenter les aberrations avec un objet mathématique, on a la fonction d'étalement du point.

[chelmimage]

Merci pour toutes ces précisions.
Mes calculs sont simples et ne prennent pas en compte des phénomènes d'aberrations  particuliers.
Je ne peux que dire testez ces propositions...Et venez en parler..

[photodrone33.com]

Et de l'influence du nombre de lamelles du diaphragme... pour un joli bokeh

[Polak]

Et de l'influence du nombre de lamelles du diaphragme... pour un joli bokeh

Les formes des hautes lumiëres  c'est tout . Donc pas grand chose ...surtout à la PO carrément aucune.

[rol007]

Merci pour toutes ces précisions.
Mes calculs sont simples et ne prennent pas en compte des phénomènes d'aberrations  particuliers.
Je ne peux que dire testez ces propositions...Et venez en parler..

Bonjour chelmimage

Question hors sujet : comment construisez-vous les graphiques sous excel ?

Je pense que cela permet de voir la zone de netteté et la "vitesse" de la dégradation de la netteté (flou) en tenant compte des lois de l'optique (j'imagine pour lentille mince)
...

Toujours en hors sujet,
Puis-je vous demander si possible que vous réalisiez 2 comparatifs théorique à l'aide de votre graphe
1- entre 2 boîtiers à 20 megapixels, un aps-c au crop facteur de 1.6 et un 24*36  :
sur aps-c (ex 7dII à 20 megapixels) + 185 mm f/3.5 (macro) à f/3.5 et pour une distance de map de 1.2 mètres
sur 24*36 (ex 1DXII à 20 megapixels aussi) + 288 mm (ex zoom 100-400) à f/5.6 et pour une distance de map de 1.2 mètres
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Sur le site d'Olivier C, dans le blog des tuto, glossaire piqué, il écrit :"La progressivité est non dépendante du format. Le MF a la même progressivité à f4 que le 24x36 à f4."
Je ne suis pas d'accord avec cette affirmation (mais je suis un amateur), et donc j'aurais souhaité que vous compariez avec votre graphe : 
2-
sur canon 24*36 135 mm f/2 à f/2.5 et distance de mise au point de 3 mètres
sur moyen format hasselblad de 40*54mm (1.55 x plus grand) avec un 210 mm f/4 à f/4 et distance min de 3 mètres

Merci à vous

[chelmimage]

Je viens de voir les questions Les réponses vont me demander quelques temps à cause des conditions spécifiques. A moins que!
Le principe est;
Je calcule pour 40 points (20 devant, 20 derrière la distance de mise au point) la dimension du CdC et la quantité de CdC qu'on peut positionner de façon jointive sur le capteur pour chacune de ces distances.
Voilà pour le début..
Le crop factor 1,6 c'est bien le rapport en dimension entre  le 24X36 et le capteur Canon ?

[rol007]

Je viens de voir les questions Les réponses vont me demander quelques temps à cause des conditions spécifiques. A moins que!
Le principe est;
Je calcule pour 40 points (20 devant, 20 derrière la distance de mise au point) la dimension du CdC et la quantité de CdC qu'on peut positionner de façon jointive sur le capteur pour chacune de ces distances.
Voilà pour le début..
Le crop factor 1,6 c'est bien le rapport en dimension entre  le 24X36 et le capteur Canon ?

Oui, ça ne se fait pas en 4 coups de cuillère à pot, merci chelmimage

"Le crop factor 1,6 c'est bien le rapport en dimension entre  le 24X36 et le capteur Canon ?"
c'est le rapport entre le capteur aps-c (7dII) et un 24*36 (rapport de la diagonale du grand capteur sur le petit aps-c)

Pareil pour l'autre comparatif, le crop facteur 1.55 = (rapport de la diagonale du grand capteur 40*54 sur le petit 24*36)

Qu'est-ce que un point (40 av et 40 après) ? genre 40 cm avant la map à 1.2m et 40 cm après ?

[chelmimage]

.

Oui, ça ne se fait pas en 4 coups de cuillère à pot, merci chelmimage

En lisant trop vite j'avais cru  qu'il fallait que je fasse le calcul d'un crop !! ouf..
Bon, voila la réponse à la première question.. Les 2 courbes sont totalement superposées! Avec peu de profondeur de champ..

[rol007]

.En lisant trop vite j'avais cru  qu'il fallait que je fasse le calcul d'un crop !! ouf..
Bon, voila la réponse à la première question.. Les 2 courbes sont totalement superposées! Avec peu de profondeur de champ..

Merci pour la peine. votre méthode de calcul semble correspondre à mes petites conclusions perso...

Je pense qu'il en sera de même pour le second comparatif entre 24*36 et moyen format.

et pour la phrase de olivier C "La progressivité est non dépendante du format. Le MF a la même progressivité à f4 que le 24x36 à f4."
je dirais plutôt ça "La progressivité ne dépend que le l'angle de champ, du point de vue et de l'ouverture. A angle de champ égal et point de vue identique, Le MF a la même progressivité à f4 que le 24x36 à f2.5"en oubliant tous les écarts aux lois de l'optique des lentilles minces (courbure du champ, vignettage, aberr.chromat, coma,...propre aux formules optiques compliquée) et comme Seba nous l'avait montré un jour, avec des formules optiques particulières on peut réduire une zone de netteté en la rendant très piquée (µcontrate important) avec pour conséquence un arrêt brutal de la zone de netteté au flou ou au contraire l'élargir en la rendant moins croustillante avec un flou plus progressif. Comme les MF ont un µcontraste très élevé, un élargissement de la zone netteté au détriment du µcontraste n'est pas gênant...C'est peut-être ça que O C voit dans ses photo au blad vs les 24*36. Possible que les 24*36 Leica traficote de ce côté là aussi.

[chelmimage]

Sans surprise le deuxième cas.
On voit que, mathématiquement, si on s'écarte de plus d'un cm du plan de mise au point le 24X36 a le même rendu que le Blad;
A vérifier quand même! ......

[chelmimage]

Quand on voit l'allure des courbes, 100 Mpix est impresionnant.
En général je trace les courbes avec 2 types d'échelles pour une meilleure lisibilité:
- soit l'échelle des Y en décimal pour bien voir les valeurs élevées qui sont le domaine du net.
- soit l'échelle des Y en logarithmique pour représenter les fortes valeurs et les  faibles valeurs qui sont le domaine du flou..

[rol007]

Quand on voit l'allure des courbes, 100 Mpix est impresionnant.
En général je trace les courbes avec 2 types d'échelles pour une meilleure lisibilité:
- soit l'échelle des Y en décimal pour bien voir les valeurs élevées qui sont le domaine du net.
- soit l'échelle des Y en logarithmique pour représenter les fortes valeurs et les  faibles valeurs qui sont le domaine du flou..

Super encore merci pour la peine.

J'imagine que vous avez déjà vu ces "équivalences".

1. Que signifie exactement l'axe des ordonnées "résolution en Mpix équivalents"

2. Les 2 courbes se superposent, peut on affirmer (théoriquement) qu'à un format de tirage réduit (suffisamment réduit pour ne pas voir les petits défauts, genre de l'A3 peut-être de l'A2) on ne pourrait pas distinguer les 2 systèmes, les 2 photos (netteté, flou d'arrière plan, étagement des plans) ?

3. La zone de netteté est plus étroite sur le blad mais monte beaucoup plus hauts sur l'axe des ordonnées... J'avais écrit juste avant de voir votre second graphe : "Comme les MF ont un µcontraste très élevé, un élargissement de la zone netteté au détriment du µcontraste n'est pas gênant...", l'axe des ordonnées donne-t-il une notion en rapport avec la capacité d'un système photographique à fournir du µcontraste  ?

4. Un plateau plus étroit et plus haut, indique-t-il une capacité à rendre une rupture net-flou plus douce ?

5. Sur vos graphes, je suis toujours très étonné de voir un plateau tout plat (horizontal), intuitivement, j'aurais pensé à un genre de gaussienne mais j'ignore votre méthode de calcul.
je serais intéressé de faire un outil comparable au vôtre...

[chelmimage]

Pour répondre à la première question.
La signification des Mpix équivalents.
Je fais l'hypothèse qu'il suffit d'un pixel de dimension égale à un cercle de confusion pour restituer l'image d'un point. Plus cette image est floue et plus le pixel du capteur peut être grand.
Et donc l'échelle verticale représente le nombre de pixels minimum nécessaires au capteur pour restituer la photo. Je l'ai appelé résolution en Mpix équivalents.
Individuellement, ce raisonnement peut paraître critiquable mais, compte tenu d'un échantillonnage sur plusieurs dizaines de millions, l'aspect statistique l'emporte.
Les plateaux du haut sont dus au fait que la résolution max du capteur ne peut excéder le nombre réel de pixel du capteur  (même si le CdC et beaucoup plus faible et le nombre de pixels théorique tend vers l'infini)
Le graphique qui suit est tracé avec les mêmes données que le précédent sauf :
J'ai accru l'excursion en distance vers l'arrière plan.
La netteté (Mpix équivalents)  diminue donc considérablement vers l'arrière plan: 0,1 veut dire un capteur de 100000 pix, 0,01>>> 10000 pix.
Pour que la courbe continue à être lisible je suis passé en échelle logarithmique.
La zone nette très faible en distance est réduite à un pic.
La valeur 0,01 correspond à un flou dans lequel le bokeh de l'objectif commence à être perceptible.
A noter que la droite violette représente le niveau de netteté résultant du CdC max prôné en argentique. (1,4 Mpix)
Ces valeurs sont théoriques. Les fortes valeurs de résolution pour le plan net sont largement abaissées par les pertes dues à l'objectif et au dématriçage. (au moins 20% je pense) Par contre, elles deviennent négligeables pour le flou..
En pratique, il y a donc un tassement de l'amplitude net/flou.
NB : Je n'ai pas d'expérience pratique en photographie..Seulement en arithmétique !
Et je n'ai qu'un appareil format 4:3. J'ai fait quelques vérifications qui me paraissent valider ce raisonnement.
S'il y a des curieux, je peux construire des courbes spécifiques.

[Crinquet80]

S'il y a des curieux, je peux construire des courbes spécifiques.

Non , non ! 

[chelmimage]

Non , non ! 

Merci pour tes encouragements...! 

Réponse à la deuxième question ;
Lorsque CI teste les objectifs il rend son verdict en donnant les formats imprimables pour diverses conditions.
J'en ai tiré la conclusion que CI exigeait une résolution mini (un peu comme mes Mpix équivalents) de
6 Mpix pour du A4
12 Mpix pour du A3
25 Mpix pour du A2
50 Mpix pour du A1.
Ces conditions permettent de visualiser les différences à l'impression.
Dans notre cas, à partir du moment où les Mpix équivalents sont inférieurs à ces valeurs et égaux pour les 2 formats dans les zones floues, on ne devrait pas voir de différence à l'impression.
Cela écrit, il ne reste plus qu'à vérifier en pratique !...
On peut faire le test sur des toutes petites zones judicieusement choisies..

[seba]

...en oubliant tous les écarts aux lois de l'optique des lentilles minces (courbure du champ, vignettage, aberr.chromat, coma,...propre aux formules optiques compliquée)...

Ce ne sont pas les écarts aux lois de l'optique des lentilles minces, mais les écarts à l'optique géométrique.
Les différentes aberrations ne sont pas propres aux formules compliquées, au contraire celles-ci visent à les réduire le plus possible (un lentille mince unique présente beaucoup plus d'aberrations).
Les graphiques de chelmimage supposent que l'objectif est parfait.

[rol007]

Pour répondre à la première question.
La signification des Mpix équivalents.
Je fais l'hypothèse qu'il suffit d'un pixel de dimension égale à un cercle de confusion pour restituer l'image d'un point. Plus cette image est floue et plus le pixel du capteur peut être grand.
Et donc l'échelle verticale représente le nombre de pixels minimum nécessaires au capteur pour restituer la photo. Je l'ai appelé résolution en Mpix équivalents.
Individuellement, ce raisonnement peut paraître critiquable mais, compte tenu d'un échantillonnage sur plusieurs dizaines de millions, l'aspect statistique l'emporte.
Les plateaux du haut sont dus au fait que la résolution max du capteur ne peut excéder le nombre réel de pixel du capteur  (même si le CdC et beaucoup plus faible et le nombre de pixels théorique tend vers l'infini)
Le graphique qui suit est tracé avec les mêmes données que le précédent sauf :
J'ai accru l'excursion en distance vers l'arrière plan.
La netteté (Mpix équivalents)  diminue donc considérablement vers l'arrière plan: 0,1 veut dire un capteur de 100000 pix, 0,01>>> 10000 pix.
Pour que la courbe continue à être lisible je suis passé en échelle logarithmique.
La zone nette très faible en distance est réduite à un pic.
La valeur 0,01 correspond à un flou dans lequel le bokeh de l'objectif commence à être perceptible.
A noter que la droite violette représente le niveau de netteté résultant du CdC max prôné en argentique. (1,4 Mpix)
Ces valeurs sont théoriques. Les fortes valeurs de résolution pour le plan net sont largement abaissées par les pertes dues à l'objectif et au dématriçage. (au moins 20% je pense) Par contre, elles deviennent négligeables pour le flou..
En pratique, il y a donc un tassement de l'amplitude net/flou.
NB : Je n'ai pas d'expérience pratique en photographie..Seulement en arithmétique !
Et je n'ai qu'un appareil format 4:3. J'ai fait quelques vérifications qui me paraissent valider ce raisonnement.
S'il y a des curieux, je peux construire des courbes spécifiques.

Ok, je n'ai pas tout pigé mais il faut que je réfléchisse à tout ça

Les courbes du 1dx et du blad serait rejointes à celle d'un 4/3 avec une optique théorique de 68 mm à f/1.3 et dist de map à 3 mètres
four le fun...

[chelmimage]

Micro-contraste.
Je n'ai pas de connaissance dans ce domaine. La seule chose à laquelle je réfléchis c'est que le micro-contraste est probablement une performance du capteur. Et donc l'influence de la dimension du pixel doit exister.
Dans notre cas, le pixel du 1DXII mesure 6,6 µ, celui du H6D 4,6 µ, il est donc plus petit. On peut penser que le pixel du 1DXII est plus performant en dynamique que celui du H6D. Par contre en fréquence spatiale il est plus faible.. ! Et je m'arrête là..

[rol007]

Ce ne sont pas les écarts aux lois de l'optique des lentilles minces, mais les écarts à l'optique géométrique.
Les différentes aberrations ne sont pas propres aux formules compliquées, au contraire celles-ci visent à les réduire le plus possible (un lentille mince unique présente beaucoup plus d'aberrations).
Les graphiques de chelmimage supposent que l'objectif est parfait.

Merci seba pour le correctif. En écrivant à chelmimage je savais que je faisais bcps d'approximation de langage. Oui vous avez raison, les formules compliquées permettent de les rendre plus parfaite...qu'un simple lentille mince.

Avez-vous trouvé une explication concernant ces lentilles qui "élargissent" la zone de netteté (ou qui adoucissent la transition net-flou) au prix d'une perte du µcontraste ou qui la rétrécissent (comme peut-être les lentilles macro le font) pour augmenter le µcontraste au prix d'une rupture net-flou plus brutale et ce, "en contradiction" avec ce que nous prévoit les lois de l'optique géométrique.

[rol007]

Micro-contraste.
Je n'ai pas de connaissance dans ce domaine. La seule chose à laquelle je réfléchis c'est que le micro-contraste est probablement une performance du capteur. Et donc l'influence de la dimension du pixel doit exister.
Dans notre cas, le pixel du 1DXII mesure 6,6 µ, celui du H6D 4,6 µ, il est donc plus petit. On peut penser que le pixel du 1DXII est plus performant en dynamique que celui du H6D. Par contre en fréquence spatiale il est plus faible.. ! Et je m'arrête là..

Pour moi, le µcontraste, c'est le contraste d'un fin détail (cheveux, poils, ride sur un visage). La transition net flou du fin détail va dépendre de plein de choses : une bonne mise au point, l'ouverture de l'optique (rendu des fins détails à f/1.2 moins bon qu'à f/5.6), distance, éclairage (brutal, diffus), et la densité de photosites sur le capteur probablement aussi, le post-traitement logiciel (courbe de contraste, clarté, netteté), la présence de brume, la situation du µdétails dans le cercle image (le centre ou le bord de la lentille), la vitesse de prise de vue, la sensibilité iso...mais si on oublie les variables, paramètres de prises de vue, en gros on en a une bonne idée en regardant les courbes FTM

[seba]

Avez-vous trouvé une explication concernant ces lentilles qui "élargissent" la zone de netteté (ou qui adoucissent la transition net-flou) au prix d'une perte du µcontraste ou qui la rétrécissent (comme peut-être les lentilles macro le font) pour augmenter le µcontraste au prix d'une rupture net-flou plus brutale et ce, "en contradiction" avec ce que nous prévoit les lois de l'optique géométrique.

Les aberrations influent sur la profondeur de champ (et les transitions), par exemple avec un objectif doté d'une aberration de sphéricité notable, la zone de profondeur de champ sera beaucoup plus importante que celle calculé, et sera déplacée vers l'avant ou l'arrière (ça dépend si cette aberration est sous-corrigée ou sur-corrigée). Mais l'image sera douce, avec un contraste affaibli.
La rétrécir je ne vois pas trop, normalement ce qu'on calcule est le minimum possible car toute aberration va augmenter le plus petit cercle de confusion possible. Peut-être, dans certains cas, le flou sera moins flou que prévu car l'éclairement du cercle de confusion ne sera pas éclairé uniformément mais il y aura une concentration de lumière vers son centre (et donc il paraîtra moins grand).
En ce qui concerne les bonnettes macros, je crois que tout simplement l'ouverture effective est plus grande qu'en augmentant le tirage, et quand on calcule la profondeur de champ ce n'est pas le rapport f/d initial de l'objectif (sans la bonnette) qu'il faut rentrer mais le rapport f/d de l'objectif + bonnette qui est plus petit (par exemple un 100mm/2,8 + une bonnette de 3 dioptries = 77mm/2,2 , donc il faut faire les calculs avec 2,2).