Distance hyperfocale

[Fred_76]

Bonjour,

On a abordé le sujet de la distance hyperfocale avec des potes hier soir. On s'est bien pris la tête sur les formules trouvées sur Internet.

La formule de base est :

h = f²/(N*CdC)

où :
h est la distance hyperfocale
N est l'ouverture de l'objectif
CdC est le diamètre du cercle de confusion

Donc autant pour N c'est clair, il n'y a aucune confusion possible, autant avec f et CdC c'est louche.

Focale f : certains préconisent de prendre la focale réelle de l'objectif, d'autres de prendre la focale corrigée du crop factor (1.6 pour les APS, 2.0 pour les µ4/3...).
CdC : là c'est encore plus ésotérique. Certains appliquent (faussement) la valeur qu'on utilisait pour l'argentique, d'autres appliquent une valeur qui diffère selon la marque et la taille du capteur.

Alors on s'est creusé les méninges pour arriver à comprendre ce qu'était le cercle de confusion. Ce cercle de confusion, appliqué à un capteur, est le plus petit détail qu'il est capable de saisir pour une ouverture donnée, sachant que le capteur est composé de photosites de taille bien définie qu'un filtre anti moiré ainsi qu'une reconstruction des couleurs (dématricage) va artificiellement élargir. On ne s'intéresse pas ici aux conséquences du visionnage sur un écran ou sur un tirage papier qui ferait intervenir la taille de l'écran ou du tirage et la distance entre l'image et l'observateur (et son éventuelle acuité visuelle défaillante ou non).

Ainsi, pour une ouverture donnée, une source ponctuelle de lumière s'étalera sur le capteur dans un disque appelé Tâche d'Airy dont le diamètre est proportionnel à l'ouverture de l'objectif. Impossible de voir un détail plus fin, la physique l'interdit. Ensuite, cette tâche est étalée un chouya par le filtre antimoiré et le dématriçage. Au final, le diamètre le plus petit visible sur le capteur est égal au diamètre de la tache d'Airy augmenté d'une largeur de pixels environ. Suivant ce raisonnement, on voit qu'on ne fait à aucun moment intervenir la taille du capteur, mais uniquement la dimension de ses photosites.

La formule magique s'en déduit et devient :

h = f² / (N*p + 1.34 * N²)

où :
h est la distance hyperfocale exprimée en m
N est l'ouverture
p est la taille d'un photosite du capteur, en µm
f est la focale de l'objectif, en mm

Le 1.34 vient du diamètre de la tâche d'Airy pour la longueur d'onde moyenne du spectre visible, égale à 550 nm.

Par exemple

On dispose de boitiers Nikon D5300 et D70, Canon 6D et 5Ds et Sony A7S qu'on utilise avec un objectif 50 mm qu'on ouvre à 8. Les deux boitiers Nikon sont des APS et les autres des plein-format. Ils ont des photosites et hyperfocale associée de :

APS D70 p = 7.84 µm => H = 16.8 m
APS D5300 p = 3.91µm => H = 21.4 m

PF A7S p = 8.44 µm => H = 16.3 m
PF 6D p = 6.55 µm => H = 18.1 m
PF 5Ds p = 4.14 µm => H = 21.0 m

On trouve les dimensions des photosites pour la quasi totalité des boitiers MF, PF, APS (C/H), µ4/3 à ce lien :
http://sahavre.fr/tutoriels/astrophoto/34-regle-npf-temps-de-pose-pour-eviter-le-file-d-etoiles

On voit bien que la taille du capteur n'est pas un critère décisif car la distance hyperfocale varie de 16 à 21 m que l'on soit avec un capteur APS ou un FF. Ce qui est décisif, c'est bien la taille des photosites.

Que pensez vous de cette interprétation du cercle de confusion ?

Fred

[seba]

Pour la distance focale c'est bien sûr la distance focale sans "correction".
La "tâche" d'Airy est à vrai dire la tache d'Airy.
Puis pour le CdC la taille à choisir dépend des conditions finales.
Partir de la taille des photosites est judicieux dans le cas où on regarde l'image suffisamment grossie.
Les calculs de profondeur de champ supposent un objectif "idéal" (sans aberrations ni diffraction) ce qui fait qu'en réalité c'est de toute manière approximatif.

[chelmimage]

On voit bien que la taille du capteur n'est pas un critère décisif car la distance hyperfocale varie de 16 à 21 m que l'on soit avec un capteur APS ou un FF. Ce qui est décisif, c'est bien la taille des photosites.
Que pensez vous de cette interprétation du cercle de confusion ?
Fred

C'est là que commence ton erreur d'interprétation.
Le cercle de confusion est la plus grande dimension que l'on tolère pour la tache floue sur la photo  qui représente un point du sujet.
Et ce flou est lié à la dimension du capteur. Plus le capteur est grand et plus le flou d'un point peut être grand tout en conservant la même finesse à l'image. Le CdC est donc proportionnel à la dimension du capteur
Initialement la dimension a été fixée à 1/1720 ème de diagonale du capteur.
Maintenant on devient plus exigeant sinon à quoi serviraient tous ces Mpix?

[Fred_76]

Oui, je suis d'accord avec toi si on compare des photos tirées au même format et regardées à la même distance par la même personne. Or maintenant, les photos sont montrées le plus souvent sur un écran et on peut zoomer dedans jusqu'à ce qu'on ait 1 pixel du capteur = 1 pixel de l'écran. Dans ce cas la taille du capteur ne compte plus... enfin c'est mon point de vue

[seba]

Et en plus avec les objectifs modernes et leurs divers principes de mise au point, les résultats des calculs sont souvent complètement faux.
D'ailleurs ça doit être la même chose pour les repères de profondeur de champ sur les objectifs (sauf quand ils sont mis au point sur l'infini) quand il y en a mais de toute façon la plupart du temps ils sont inutilisables.

[chelmimage]

. Dans ce cas la taille du capteur ne compte plus... enfin c'est mon point de vue

Vu comme ça c'est évident!
Mais un crop ne fait pas une photo..

[bignoz]

Bonjour,

On a abordé le sujet de la distance hyperfocale avec des potes hier soir. On s'est bien pris la tête sur les formules trouvées sur Internet.
Fred

s'ils sont resté face à ce déluge de math, ce sont vraiment des potes, gardes-les !  si c'est pour aller au bout du bout du raisonnement de calcul de l'hyperfocale et que le côté math t'intéresse, ok. Si c'est pour l'appliquer sur le terrain, tu te prends beaucoup trop le chou. Note qu'il y a des petits tableaux et application pour smartphone aussi. Dans la pratique, tu utilises presque toujours l'hyperfocale avec 2-3 focales pas plus, donc avec un peu de pratiques tu sais où te caler avec ouverture à f16.

[Fred_76]

s'ils sont resté face à ce déluge de math, ce sont vraiment des potes, gardes-les !  si c'est pour aller au bout du bout du raisonnement de calcul de l'hyperfocale et que le côté math t'intéresse, ok. Si c'est pour l'appliquer sur le terrain, tu te prends beaucoup trop le chou. Note qu'il y a des petits tableaux et application pour smartphone aussi. Dans la pratique, tu utilises presque toujours l'hyperfocale avec 2-3 focales pas plus, donc avec un peu de pratiques tu sais où te caler avec ouverture à f16.

Ce ne sont pas les maths qui me font pousser/tomber les cheveux sur la tête ! Et puis ici, question déluge de maths, il ne faut pas pousser : on n'utilise que 3 des 4 opérations +-*/. Mais c'est vrai qu'on n'apprend plus les tables de multiplications à l'école... Hier la stagiaire vendeuse à la boulangerie a sorti la calculatrice pour me retourner la monnaie d'un achat de 1.50€ sur une pièce de 2€.

Ce sont plutôt toutes les élucubrations qu'on peut lire sur ces sujets qui nous intriguaient. Certains sites affirment qu'il faut prendre en compte la focale rectifiée par le crop factor, d'autres qu'il faut prendre des valeurs selon la marque du boitier, d'autres qu'il faut mélanger les deux. Ca ressemble vraiment à de la tambouille ésotérique.

La formule indiquée en gras ci-dessus ne vaut que ce qu'on veut en faire. En pratique, on teste et on arrive rapidement au réglage qui convient sans calculer quoique ce soit. Mais au moins cette formule montre quels sont les paramètres qui influent vraiment sur le résultat, outre la qualité optique de l'objectif :
- l'ouverture
- la focale
- la taille des photosites
Et puis c'est tout !

[Fred_76]

Vu comme ça c'est évident!
Mais un crop ne fait pas une photo..

Je suis tout à fait d'accord ! Mais combien se font défoncer une belle photo dans l'ensemble parce qu'il restait un mégot visible coincé entre deux pavés, ou parce qu'une mouche s'est attardée derrière la formidable fuligule nyroca qui surveillait ses jeunes poussins ?

[bignoz]

petit hors sujet Fred, j'aime beaucoup ta galerie, des photos avec une vraie ambiance, surtout celles en noir et blanc la nuit.

[Vincent_57]

Pour avoir une petite idée pratique voici un tableau perso pour mes principales focales (réelles) utilisées.
Si l'hyperfocale est intéressantes à 18mm à f:16 elle est totalement inutile à 250mm !
Par contre le calcul de la profondeur de champ pour un objectif macro est vraiment trop compliqué pour moi.
Donc si quelqu'un possède une table spécifique au rapport 1/1 pour le Canon EF-S 90mm macro, je suis preneur.

[Fred_76]

Le problème de ton tableau c'est qu'il part du principe qu'un capteur APSC impliqué un cercle de confusion de 0,019 mm, ce qui est faux en général...

[seba]

Hyperfocale, profondeur de champ, toutes focales, tous cercles de confusion admissible : abaque universel.

[Verso92]

Le problème de ton tableau c'est qu'il part du principe qu'un capteur APSC impliqué un cercle de confusion de 0,019 mm, ce qui est faux en général...

Par définition, il n'y a pas de vraie valeur pour le CdC...

(donc, celui-ci ne peut pas être plus faux qu'un autre)

[chelmimage]

Dans le fil suivant, j'ai calculé une valeur d "'hyperfocale" pour un CdC égal à la dimension d'un pixel
pour différentes combinaisons format (FF-FX) - nombre de pixels.
http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,244875.msg5663560.html#msg5663560
Si on choisit un CdC de 2 pixels cette valeur "d'hyperfocale" est divisée par 2 et ainsi de suite..

[Fred_76]

Dans le fil suivant, j'ai calculé une valeur d "'hyperfocale" pour un CdC égal à la dimension d'un pixel
pour différentes combinaisons format (FF-FX) - nombre de pixels.
http://www.chassimages.com/forum/index.php/topic,244875.msg5663560.html#msg5663560
Si on choisit un CdC de 2 pixels cette valeur "d'hyperfocale" est divisée par 2 et ainsi de suite..

Euhhh, t'en es certain ?

Cette façon très grossière d'envisager les choses occulte quelques aspects :
1) le filtre antimoiré va "étaler" l'image sur un peu plus qu'un photosite. Donc le CdC égal à la dimension d'un pixel ne veut rien dire.
2) le dématriçage Bayer conduit lui aussi à étaler l'image car pour reconstruire les couleurs manquantes, le logiciel de dématriçage se sert des informations captées par les pixels voisins. Là encore le CdC égal à la dimension d'un pixel n'a pas de sens.
3) toute optique, même parfaite, va générer une diffusion : c'est la diffraction d'Airy. Elle est d'autant plus importante que l'ouverture est faible. On a très vite fait de dépasser la taille d'un photosite. Et encore une fois, le CdC égal à la dimension d'un pixel n'a pas de sens.

C'est pourquoi j'ai proposé la formule "magique" ci-dessus qui tient compte de ces 3 aspects :

h = f² / (N*p + 1.34 * N²)

On peut la décliner en courbes comme tu l'as fait sur ton post.

[Fred_76]

... cela dit, plutôt que de donner plein de formules, le mieux est quand même de prendre des photos

Du temps de l'argentique où l'on découvrait quelques jours/semaines plus tard le résultat de ses clics, on pouvait éviter des ratés en prévoyant la distance hyperfocale avant de déclencher. Aujourd'hui on dispose de la visualisation en quasi temps réel de la photo et si on est flou, on peut rectifier aussitôt !

[OuiOuiPhoto]

Du temps de l'argentique où l'on découvrait quelques jours/semaines plus tard le résultat de ses clics, on pouvait éviter des ratés en prévoyant la distance hyperfocale avant de déclencher. Aujourd'hui on dispose de la visualisation en quasi temps réel de la photo et si on est flou, on peut rectifier aussitôt !

+1. Sans compter que les zooms actuel de sont pas d'une précision extrême sur la focale et que l'on a pas a sa disposition un télémètre laser pour mesurer la distance. Donc ca reste très approximatif.

[chelmimage]

Euhhh, t'en es certain ?

h = f² / (N*p + 1.34 * N²)

Es tu sur que ce n'est pas plutôt 1,3333 ?

[Fred_76]

Si tu préfères ! On mettrait 1,3 que ça ne changerait pas grand chose.

[pichta84]

Du temps de l'argentique où l'on découvrait quelques jours/semaines plus tard le résultat de ses clics, on pouvait éviter des ratés en prévoyant la distance hyperfocale avant de déclencher. Aujourd'hui on dispose de la visualisation en quasi temps réel de la photo et si on est flou, on peut rectifier aussitôt !

C'était vrai avec un télémétrique, mais le viseur d'un reflex permettait de "voir" la PdC pendant la prise de vue (et ça l'est toujours avec un reflex ou un Hybride) c'est ce qui a fait le succès du reflex à l'époque. Cependant, les photographes qui avait suffisamment d'expérience n'en avait pas vraiment besoin. Je pense que c'est un peu la même chose avec l'AF. Les photographes qui ont suffisamment d'expérience n'en ont que rarement besoin, ceux qui n'ont jamais connu autre chose ont visiblement des difficultés à photographier en MF.

Cela ne justifie pas pour autant de faire des catégories de photographe, il n'y a aucune raison pour que l'être humain ait perdu ses capacités au XXIième siècle, potentiellement, il est toujours capable de faire des prise de vue sans assistance technologique...
En revanche, je me demande si l'acuité visuelle n'aurait pas baissé en moyenne : quand j'entends dire qu'un zoom m4/3 ouvrant à f4 est un objectif universel...

[Verso92]

C'était vrai avec un télémétrique, mais le viseur d'un reflex permettait de "voir" la PdC pendant la prise de vue [...]

Par quel subterfuge ?

[seba]

Cela ne justifie pas pour autant de faire des catégories de photographe, il n'y a aucune raison pour que l'être humain ait perdu ses capacités au XXIième siècle, potentiellement, il est toujours capable de faire des prise de vue sans assistance technologique...
En revanche, je me demande si l'acuité visuelle n'aurait pas baissé en moyenne : quand j'entends dire qu'un zoom m4/3 ouvrant à f4 est un objectif universel...

D'une manière générale, en ce qui concerne la photo d'action, la production a beaucoup augmenté avec une très bonne qualité générale. A mon avis les photos réussies avant l'AF étaient plutôt rares, là c'est beaucoup plus facile.

[polka]

Salut Fred,

Si ta formule est juste, je l'aurais plutôt récrite sous cette forme :

h = f² / N * ( p + 1,34 * N )

parce que par rapport à la formule couramment utilisée :

h = f² / N * p

on fait apparaître qu'il faut corriger p en fonction du diaphragme N (à cause de la diffraction etc.).

Perso, je suis plutôt "argentique" donc je vais analyser les conséquences de cette correction avec mes habitudes : en 24x36, on a l'habitude de calculer l'hyperfocale (avec la formule simple) en prenant un cercle de confusion de 30µ. Si j'applique ta correction au diaphragme N = 22, je trouve un flou p' (corrigé) de diamètre doublé :

p' = 30 + 1,34 * 22 = 59,48

Ca explique peut-être que les optiques pour le 24x36 n'ont jamais un diaphragme plus fermé que 22.

Mais ca veut dire aussi qu'à 22, même avec p = 0, on n'est jamais plus net que 30µ ?!

En fait, le problème de ta formule c'est que si la diffraction etc. ajoute du flou, le dénominateur augmente et donc ta distance hyperfocale h diminue et donc se rapproche. Bizarre, non ?

A+ Paul

[Verso92]

Ca explique peut-être que les optiques pour le 24x36 n'ont jamais un diaphragme plus fermé que 22.

Tiens donc...