focale-angle de champ-capteur - évident mais une question

efmlz · Novembre 19, 2020, 17:25:33

Bonjour, étant en train d'écrire un document pour expliquer les relations entre focale, angle de champ et dimensions géométriques des capteurs j'en suis venu quand même à me poser une question. Je vais d'abord faire quelques messages pour voir le cheminement puis viendra la question, histoire de ne pas avoir un message initial énorme avec trop de schémas.
On nous a dit que la focale d'un objectif ne change pas, quel que soit le capteur de l'appareil sur lequel on place cet objectif. De fait c'est l'angle de champ qui varie lorsque les dimensions du capteur changent. On pourrait schématiser cela avec ce petit croquis. On voit que si on place un capteur plus petit sans changer d'objectif, le capteur ne perçoit qu'une partie
de ce que pourrait voir l'objectif; donc l'angle de champ a diminué et tout se passe comme si la focale avait augmenté. pour l'instant ça va ...

efmlz · Novembre 19, 2020, 17:32:30

Et partant du message précédent, on voit que sur les appareils compacts ayant de tous petits capteurs, pour compenser le rétrécissement de l'angle de champ, les constructeurs placent des objectifs de petite focale avec un angle de champ très ouvert, cela pour restituer une vision équivalente à celle d'un appareil à capteur FF. Ainsi sur cet Olympus le constructeur a placé un zoom 8-24mm. Le schéma suivant pourrait montrer comment se fait cette compensation. Ca va toujours ...

efmlz · Novembre 19, 2020, 17:48:03

Vient maintenant une curiosité propre à Sony (et à d'autres ? pas sûr) qui est de pouvoir faire toutes les combinaisons possibles entre appareils à capteurs FF ou aps-c et objectifs prévus eux aussi soit pour de l'aps-c soit pour du FF. Cela étant possible car la monture est toujours la même pour toutes ces combinaisons: la monture E. FE n'étant qu'une appellation de certains objectifs pour ne pas se méprendre, mais ces objectifs sont en monture E.
Pour un appareil à capteur aps-c si on place un objectif FE on va se retrouver dans le cas du premier message; c'est la première photo ci -dessous
Mais si on place un objectif pour capteur aps-c sur un appareil à capteur FF ?
Alors l'appareil (tous je ne sais, mais au moins certains des A7) propose 3 options:
- un mode auto où l'appareil reconnait l'objectif et s'il est aps-c il recadre automatiquement la photo au format aps-c
- un mode où on force un recadrage de la photo en aps-c; si on a placé un objectif FE cela reviendra à une diminution de l'angle de champ, mais un logiciel saurait aussi recadrer
- un mode où on force l'appareil à utiliser toute la surface du capteur; cela peut s'avérer un peu curieux et voici ce que ça donne en 35mm sur la deuxième photo
En orange est le cadre aps-c, et en violet on voit que cet objectif permet un peu plus large que l'angle de champ aps-c.
Ca se comprend vu tout ce qui a été dit précédemment ... mais peut-être pas ? Et va débarquer la question dans le message suivant ...

efmlz · Novembre 19, 2020, 18:04:05

Car si on dit que la focale ne dépend que de l'objectif et pas du capteur, comment se fait-il que ce 35mm (prévu pour aps-c) ne remplisse pas tout le cadre du capteur FF ?

Pour ma part j'interprète comme suit. En fait la notion de focale est liée aux lentilles de l'objectif et en particulier à leur forme. L'angle de champ résulte alors aussi de ces formes qui définissent le trajet des rayons lumineux.
Mais si l'objectif est destiné à un appareil à capteur aps-c, ce capteur n'utilisera pas tout l'angle de champ disponible (cf. message 1), et le constructeur de l'objectif le sait. Donc sans changer la forme des lentilles, mais en réduisant un peu les diamètres ou le passage des rayons lumineux il peut alors occulter une partie de l'angle de champ, et c'est cela qui donne la vision de la deuxième photo du message précédent. On pourrait schématiser cela par le croquis suivant.
Quel intérêt ? Avoir un objectif un peu plus petit que s'il avait été dimensionné pour du FF, et donc un peu moins couteux et moins lourd, en théorie.

Est-ce la bonne explication ? A votre avis ?

dioptre · Novembre 19, 2020, 18:20:30

Je n'ai fait que parcourir tellement ces explications me semblent bien alambiquées

L'angle de champ d'un objectif est défini par le constructeur suivant le format qu'il veut couvrir, suivant la focale
Par construction un objectif de 50 mm de focale aura un très grand angle de champ par construction pour couvrir le format d'un MF ( 6x6, 6x9, .... )
alors que le même objectif de 50 mm de focale aura un angle de champ très réduit pour couvrir un format APSC

Et le dernier schéma est faux
il n'y a pas de champ théorique, occulté ou pratique défini par le capteur

efmlz · Novembre 19, 2020, 18:45:52

merci de cette réponse,

si le dernier schéma est faux comment tu expliquerais-tu la dernière photo ?

clo-clo · Novembre 19, 2020, 21:49:28

Pour moi , selon mes connaissances :
le post 1 = tout bon
le post 2 non . La focale d'un objectif mis devant un tout petit capteur est adaptée , en gros c'est un grand angle.
le post 3 = tout bon . Une optique prévue pour aps c à un cercle d'image un peu + grand que ce format mais pas assez grand pour pour couvrir 24*36
post 4 = je ne comprends pas tout = pas d'avis .

Nikojorj · Novembre 19, 2020, 23:16:51

Ouille!

Beaucoup de confusions, on dirait.

La focale, c'est une grandeur physique immuable d'un objo, qui décrit en très simplifié la distance entre cet objo et le capteur pour avoir une image nette d'un objet à l'infini.
Tu prends ce schéma :

et tu as f qui est la longueur focale.
Ensuite, pour imager un objet qui n'est pas à l'infini, tu mets au point en éloignant un peu l'objo du capteur :

où tu retrouves OF' la focale.

Une autre propriété de l'objectif, c'est le champ couvert, c'est à dire jusqu'à quel angle de l'axe optique l'objectif fonctionne : non seulement là où il y a de la lumière qui arrive sur le capteur, mais aussi là où on n'a pas trop de défauts optiques divers et variés.
Ca dépend à la fois de la taille de la lentille frontale, des bafflages dans le corps de l'optique, mais aussi de la conception de l'optique pour avoir une qualité décente dans les coins.
Dans le cas de ton 35mm, la qualité n'est peut-être pas faramineuse dans les angles de ton cadre violet au-delà du cadre nominal orange, ce qui fait que Sony s'est dit "y'a pas marqué Holga là" et a réservé cet objo aux capteurs APSC (et pas APSH, mais ils en ont pas en fait).

Dans tes explications, le schéma du post 1 est correct, on pourrait y rajouter que la focale, c'est la distance entre le capteur et là où tes "rayons optiques" oranges se croisent (ie le centre théorique de l'objo, pour simplifier).

Dans le schéma du post 2, la mention de "l'angle de champ de la focale de l'objectif" me semble peu claire.
Ces deux notions sont distinctes, pour un objectif : Un objectif donné a une focale, il a aussi un angle de champ couvert, les deux définissent du coup la taille maximale du capteur qu'on peut mettre derrière.
Par contre, quand on associe un capteur donné et un objo de focale donnée, on a un angle de champ effectif, qui sera forcément inférieur ou égal à l'angle de champ couvert (maximal) de l'objo si tu veux que ça ressemble à quelque chose.
Dans le cas du compact du post 2, pas des masses de raisons que l'angle de champ couvert de l'objo soit supérieur à celui nécessaire pour couvrir son petit capteur, parce que c'est optimisé pour être petit ces trucs là!

Le post 4 me parait un peu nébuleux et je ne le comprends pas.

efmlz · Novembre 20, 2020, 00:05:58

très sérieusement merci de vos avis,
en fait ces schémas essayaient de rendre les choses claires, il semble que ce soit clairement raté

je connaissais les schémas de définition des focales et les calculs, expliquer avec une lentille ça va, avec plusieurs j'ai oublié comment on fait (ça fait + de 40 ans que je n'ai pas fait) et il me semblait que si on posait la question pour une optique photo ça deviendrait vite incompréhensible d'où ces croquis qui me semblaient "compréhensibles" peut-être, même si incorrects (encore que vu qu'ils sont jugés pas clairs la compréhension ne va pas de soi non plus

)
le schéma 2 avait pour but de montrer que cela revenait à faire des proportions, avec un raisonnement du genre: je souhaite la vision de l'angle de champ d'une focale 50 (lorsque montée sur un FF) mais cela sur un appareil compact, donc à cause du petit capteur il va me prendre que 20% (par exemple) de l'angle de champ et j'aurais l'impression d'un téléobjectif, donc comme sur mon compact je n'ai que 20% de l'angle il faut que je place un objectif avec un angle de champ très large qui une fois réduit à 20% donnera l'angle d'un 50 avec capteur FF, d'où de petites focales sur les compacts,
le dernier schéma est une supposition basée sur le même raisonnement que précédemment, et là je n'en sais vraiment rien,
dioptre tu devrais préciser davantage ta pensée (amha), il se peut que le dernier croquis soit carrément faux ? mais je crois qu'on ne peut dire que le constructeur se débrouille comme il veut avec les angles de champ et les focales, ils ne peuvent être indépendants et ajustés à façon, sinon ce serait balayer d'un trait les notions de facteurs de correspondance liés à la dimension des capteurs; la question venait de ce que je croyais tout cela bien clair, puis en écrivant à propos de la photo de l'objectif aps-c sur capteur FF avec appareil à recadrage désactivé, c'est devenu moins clair

bon, je dois vous quitter, à demain ? merci d'avance de vos explications

Nikojorj · Novembre 20, 2020, 00:16:31

Citation de: efmlz le Novembre 20, 2020, 00:05:58
je connaissais les schémas de définition des focales et les calculs, expliquer avec une lentille ça va, avec plusieurs j'ai oublié comment on fait (ça fait + de 40 ans que je n'ai pas fait) et il me semblait que si on posait la question pour une optique photo ça deviendrait vite incompréhensible d'où ces croquis qui me semblaient "compréhensibles" peut-être, même si incorrects (encore que vu qu'ils sont jugés pas clairs la compréhension ne va pas de soi non plus )

Tu peux faire une approximation grossière à représenter un objectif par une lentille mince, pour ce genre de choses.

Citationle schéma 2 avait pour but de montrer que cela revenait à faire des proportions, avec un raisonnement du genre: je souhaite la vision de l'angle de champ d'une focale 50 (lorsque montée sur un FF) mais cela sur un appareil compact, donc à cause du petit capteur il va me prendre que 20% (par exemple) de l'angle de champ et j'aurais l'impression d'un téléobjectif, donc comme sur mon compact je n'ai que 20% de l'angle il faut que je place un objectif avec un angle de champ très large qui une fois réduit à 20% donnera l'angle d'un 50 avec capteur FF, d'où de petites focales sur les compacts,

Tu veux dire que plus l'angle de champ est moins grand, moins la taille du capteur derrière sera plus large?

Pour moi, pas besoin de se faire des nœuds au cerveau : l'angle de champ effectif du couple objectif-capteur dépend juste d'une bête construction géométrique : deux fois l'arctangeante de la moitié du capteur sur la focale, mais avec un schéma c'est plus simple.

JCCU · Novembre 20, 2020, 08:36:17

Citation de: Nikojorj le Novembre 19, 2020, 23:16:51
.....
Ca dépend à la fois de la taille de la lentille frontale, des bafflages dans le corps de l'optique, mais aussi de la conception de l'optique pour avoir une qualité décente dans les coins.
......

Sans oublier le pare soleil et la monture du filtre (si ce n'est pas un slim)

efmlz · Novembre 20, 2020, 08:54:42

bonjour !
d'accord avec les derniers messages; je ne voulais pas m'embarquer dans les définitions des fonctions tg et arctg,
mais petit à petit on en vient à valider les idées des premiers messages et le fait qu'une focale est bien résultante de la forme de la ou des lentilles; à moi de faire des croquis plus explicites

pour le dernier schéma l'idée d'occultation de l'angle de champ est la seule que j'ai trouvée pour expliquer la vision procurée par ce que donne un objectif aps-c sur un capteur FF dont toute la surface est utilisée, d'ailleurs la fenêtre dans la zone sombre correspond à celle à l'arrière de l'objectif
un truc que je pourrais faire serait de retailler cette fenêtre (juste pour voir) car il se trouve que je possède un deuxième objectif en pièces détachées avec son électronique HS, on pourrait alors voir si on retombe bien sur une focale 35mm, je demande juste un délai pour ça

Mistral75 · Novembre 20, 2020, 10:54:46

Ce n'est pas une question "d'occultation de l'angle de champ", simplement l'objectif a un cercle image d'un certain diamètre. Deux objectifs de même focale peuvent avoir des cercles images bien différents.

Si le système d'observation (= capteur) est inscrit à l'intérieur du cercle image de l'objectif étudié, tout va bien, sinon on a des bords noirs voire une image en forme de disque. Entre les deux, si le système d'observation vient tangenter le cercle image, on obtient une image dégradée sur les bords car le disque pour lequel l'objectif est optimisé est d'un diamètre inférieur à celui du cercle image de l'objectif.

JCCU · Novembre 20, 2020, 12:19:18

Citation de: efmlz le Novembre 20, 2020, 08:54:42
.... et le fait qu'une focale est bien résultante de la forme de la ou des lentilles;.....

Pour une lentille: de la forme et de la nature du matériau (son indice).

Pour un ensemble de lentilles:il y a aussi la distance entre les lentilles

efmlz · Novembre 20, 2020, 12:27:58

merci Mistral, c'est clair.

efmlz · Novembre 20, 2020, 12:54:13

juste pour information voici l'arrière de l'objectif aps-c qui a servi pour les photos, et en particulier la fenêtre rectangulaire qui se retrouve dans les photos quand on force l'appareil à ne pas recadrer

Krg · Novembre 20, 2020, 15:29:27

Avant de vous poser des questions sur la focale et le champ d'un objectif selon le boîtier sur lequel il est monté, posez vous cette question:
quelle sont la focale et le champ quand il n'est monté sur aucun boîtier !.

efmlz · Novembre 21, 2020, 18:35:13

Citation de: Krg le Novembre 20, 2020, 15:29:27
Avant de vous poser des questions sur la focale et le champ d'un objectif selon le boîtier sur lequel il est monté, posez vous cette question:
quels sont la focale et le champ quand il n'est monté sur aucun boîtier !.

ce serait effectivement intéressant à connaitre; n'ayant jamais pratiqué comment ferais-tu Krg ?
sinon quand je parlais d' "occultation" c'était pour évoquer les formes physiques limitant le champ telle cette fenêtre à l'arrière de l'objectif

Krg · Novembre 22, 2020, 08:29:15

Citation de: efmlz le Novembre 21, 2020, 18:35:13
ce serait effectivement intéressant à connaitre; n'ayant jamais pratiqué comment ferais-tu Krg ?
sinon quand je parlais d' "occultation" c'était pour évoquer les formes physiques limitant le champ telle cette fenêtre à l'arrière de l'objectif

- La focale: c'est tout simplement celle qui est inscrite dessus; c'est une caractéristique de l'objectif, il la conserve en toute circonstance.
- Le champ: il n'y en a pas puisqu'il n'y a pas de capteur !. Tout au plus peut-on parler du champ couvert qui correspond à la zone centrale qui n'est pas obscurcie.
- L'occultation (on parle plutôt de "baffle"): un exemple de limitation mécanique et volontaire du champ, dans le but de réduire les rayons parasites

dioptre · Novembre 22, 2020, 09:37:43

Citation de: Krg le Novembre 22, 2020, 08:29:15
- La focale: c'est tout simplement celle qui est inscrite dessus; c'est une caractéristique de l'objectif, il la conserve en toute circonstance.
- Le champ: il n'y en a pas puisqu'il n'y a pas de capteur !. Tout au plus peut-on parler du champ couvert qui correspond à la zone centrale qui n'est pas obscurcie.
- L'occultation (on parle plutôt de "baffle"): un exemple de limitation mécanique et volontaire du champ, dans le but de réduire les rayons parasites

Le constructeur va s'intéresser au format de l'appareil
pour un 24x36 il sait que pour couvrir ce format l'image doit être nette dans un cercle de diamètre 43 mm
c'est ce qu'on appelle le Cercle Image

pour un 6x6 il faudra que le CI soit de 75 mm ( environ )

le constructeur va évidemment construire l'objectif pour le format qu'il choisit : c'est le plus économique
pourquoi prévoir un CI supérieur à 43 mm pour un 24x36 ? aucun intérêt sauf cas particulier ( décentrement )

ensuite il décide quelle focale il va construire, par exemple un 50mm
un 50 mm pour un 24x36 il sait que l'objectif doit avoir un angle de champ de environ 53°
s'il le construit pour un 6x6 il sait que l'objectif doit avoir un angle de champ de environ 75 *

efmlz · Novembre 22, 2020, 10:00:03

Citation de: dioptre le Novembre 22, 2020, 09:37:43
... le constructeur va évidemment construire l'objectif pour le format qu'il choisit : c'est le plus économique
pourquoi prévoir un CI supérieur à 43 mm pour un 24x36 ? aucun intérêt sauf cas particulier ( décentrement )...

il pourrait le faire légèrement plus grand pour obtenir ce que mentionne Mistral, une optimisation du champ "qui reste", la partie retenue par le capteur ne prenant pas en compte tout ce qui est plus ou moins parasité à la périphérie

Verso92 · Novembre 22, 2020, 10:06:29

Citation de: efmlz le Novembre 22, 2020, 10:00:03
il pourrait le faire légèrement plus grand pour obtenir ce que mentionne Mistral, une optimisation du champ "qui reste", la partie retenue par le capteur ne prenant pas en compte tout ce qui est plus ou moins parasité à la périphérie

Ça arrive... si tu prends le Nikkor f/1.8 35 AF-S Dx (conçu pour les reflex Nikon APS-C, donc), il couvre presque le format 24x36 : tu peux faire des photos avec un reflex FX Nikon (à distances courtes ou moyennes), il y aura juste un poil de vignetage, sans plus.

dioptre · Novembre 22, 2020, 10:37:00

Citation de: efmlz le Novembre 22, 2020, 10:00:03
il pourrait le faire légèrement plus grand pour obtenir ce que mentionne Mistral, une optimisation du champ "qui reste", la partie retenue par le capteur ne prenant pas en compte tout ce qui est plus ou moins parasité à la périphérie

bien sur !
quand on dit CI cercle image net, ce n'est pas une coupure brutale mais progressive, donc cela dépend des exigences des constructeurs