vignette|Selon la distance d'observation, à partir de plusieurs pixels sur l'écran, l'observateur perçoit une tache et non plus un point. vignette|220x220px|La profondeur de champ est la partie de l'espace où les points objets forment des taches lumineuses de dimensions inférieures au diamètre du cercle de confusion. En photographie, le cercle de confusion (CdC) est le plus gros disque lumineux circulaire qui puisse se former sur la surface photosensible et qui sera néanmoins perçu comme un point sur le tirage final. Caractérisé par son diamètre, il permet de déterminer la limite entre ce qui est perçu flou (comme un ensemble de taches) et ce qui est perçu net (comme un ensemble de points) : il peut être utile pour évaluer par le calcul la profondeur de champ.

La valeur du diamètre du cercle de confusion reste subjective car elle est liée à l’acuité visuelle de l’observateur. Elle dépend essentiellement du format du tirage final, de la distance d’observation et du format de la surface photosensible. Mais de nombreux autres facteurs entrent en ligne de compte. La perception de netteté ne sera pas la même pour une image statique (photo) que pour une image dynamique (film ou vidéo). Les conditions d'éclairage et de contraste affectent l’appréciation de la netteté. Par ailleurs, dans des conditions de faible ouverture, la diffraction peut devenir si importante que les résultats de l'optique géométrique ne sont plus suffisants. Aussi, la détermination de la valeur du cercle de confusion admissible reste un des grands sujets de discussion photographique.

L’utilisation de la notion de cercle de confusion a toutefois permis de développer des tables de profondeur de champ en fonction des dimensions des films ou capteurs utilisés, indépendamment de la connaissance de l'agrandissement final. Ces références sont couramment utilisées par les constructeurs d’optiques, de matériel cinématographique, ou d’accessoires techniques. Avec l’expansion de l’informatique portable, les tables de profondeurs de champ laissent aujourd’hui la place aux logiciels de calcul spécialisés. Calculs, tables et logiciels se limitent à fournir une évaluation en première approximation de la profondeur de champ et ne remplacent pas la vérification par des essais ou par une observation attentive dans le viseur ou sur un moniteur.

Détermination du diamètre du cercle de confusion

Connaissant toutes les conditions vignette|Mire alternant ligne claire et foncée, avec modification du contraste. vignette|La perception de la netteté dépend de l'agrandissement au tirage

Dans des conditions d'observation optimales (bon éclairage et fort contraste du sujet), un œil emmétrope, c'est-à-dire dénué de troubles de la réfraction, a une acuité visuelle de 10/10 s'il a un pouvoir séparateur d'une minute d'arc, 1' ≈ .

Si la distance d'observation, le format du tirage et le format de la surface sensible sont connus, il est possible d'évaluer assez simplement le diamètre du cercle de confusion.

Pour la photographie Pour s’adapter aux différents formats de capteurs ou de films, plusieurs méthodes empiriques ont été proposées pour déterminer le diamètre des cercles de confusion. Une méthode pour les petits formats a été utilisée en prenant comme critère de calcul la focale de l'objectif : . Elle avait comme principal inconvénient de donner un cercle de confusion dépendant de la focale, outre que le calcul donnerait c = pour une focale de en (il s'agit toutefois d'un moyen format). Elle n'est plus utilisée. Une méthode connue sous le nom de « » donne comme critère de calcul du diamètre du cercle de confusionCarl Zeiss n'aurait jamais réellement proposé cette valeur, mais plutôt 1/1500 pour du et il se réfèrerait à 1/1000 de la diagonale : . : où d est la diagonale du format. Le calcul donnerait c = en . La relation est fréquemment utiliséeZeiss utilise la valeur de pour ses tables de profondeur de champ : . et donnerait c = en . Sur le même principe, d'autres tables utilisent la valeur de c = comme référence en Canon utilise la valeur de pour son logiciel de calcul., en particulier pour les appareils photo numériques Circles of Confusion for Digital Cameras - DOFMaster, ce qui correspond à .

Pour le cinéma Pour le cinéma, les références sont trop rares pour faire émerger une règle particulière. Des essais caméra sont toujours réalisés avant le tournage.

Pour la vidéo Dans le cas de la vidéo, on considère souvent que l'observateur est à la distance la plus proche de son moniteur lui permettant tout de même de ne pas distinguer deux pixels voisins. Pour un même , on considère que le diamètre du cercle de confusion dépend de la définition. Par exemple pour un capteur 2/3" ( de diagonale) couramment utilisé pour les caméras professionnelles : en haute définition (TVHD) (1080 × 1920), le capteur a pour dimensions : un pixel est un carré de ; en ultra-haute définition (TVUHD1) (2048 × 3840), le capteur a pour dimensions : un pixel est un carré de ; en définition standard (TVSD) (576 × 720), le ratio est de 4/3 et le capteur a pour dimensions : un pixel est un rectangle de dimensions . Par ailleurs, pour éviter le moiré, les capteurs sont précédés d'un filtre passe-bas optique, dit filtre antialiasing ou anticrénelage, qui dégrade volontairement et légèrement les images : chaque image qui devrait se former exactement comme un point viendra former un leger flou autour du pixel correspondant. C'est pourquoi le diamètre du cercle de confusion peut alors considéré être compris entre la taille d'un pixel et son double.

Exemples pour quelques formats Les formats photographiques étant trop nombreux, le tableau suivant rassemble quelques formats arbitrairement choisis.FormatDimensions (mm)CoC (μm)FormatDimensions (mm)CoC (μm)PhotographieVidéo SD 576 × 720 Four Thirds 13,5 × 18,0152/3"6,6 × 8,822APS-C Canon numérique14,8 × 22,218 (19)1/2"4,8 × 6,416Nikon DX16,0 × 24,0191/3"3,6 × 4,812APS-C argentique16,7 × 25,1 20APS-H Canon19,0 × 28,723Plein format numérique ; argentique24,0 × 36,029 (30)CinématographieVidéo HD 1080 × 19207,5 × 10,3, .8,52/3"5,4 × 9,610Super 167,5 × 12,35101/2"3,9 × 7,07,2 Academy16,0 × 22,0, .181/3"2,9 × 5,25,4ANSI Super 18,7 × 24,9, .21 (25Angénieux et Cooke utilisent la valeur pour le calcul de leurs tables de profondeur de champ pour des capteurs au format Super : Documentation technique du zoom OPTIMO 16 - 40 ; Cooke Lenses Depth of Field Tables.)Les valeurs fournies sont issues de l'approximation où est la diagonale de la partie utile de la surface sensible ; les valeurs alternatives sont données entre parenthèses.Les diamètres des cercles de confusion sont calculés comme approximativement égaux au double de la taille d'un pixel.

Limite de diffraction

Les petits capteurs, souvent utilisés en vidéo ou pour des appareils photographiques compacts, sont plus affectés par le phénomène de diffraction. Pour de petites ouvertures, la tache d'Airy formée par chaque point peut devenir bien plus grande que la taille d'un pixel : son diamètre est donné par où est la longueur d'onde et le nombre d'ouverture.

Nombre d'ouverture /1,4 /2 /2,8 /4 /5,6 /8 /11 /16Diamètre de la tache d'Airy (μm)1,92,73,85,47,8111522Les calculs ont été effectués pour une longueur d'onde de 550 nm.La netteté peut être éventuellement améliorée par un filtrage passe-haut numérique parfois nommé « netteté » ou « détail » mais ce traitement ne permet pas de restituer toute la finesse perdue des détails. Ceci explique en partie l'augmentation de la taille des capteurs électroniques qui accompagne l'augmentation de la définition de l'image.

Annexes

Articles connexes Acuité visuelle Pouvoir de résolution Profondeur de champ Mise au point (photographie) Tache d'Airy Fonction d'étalement du point

Bibliographie

Stephen H. Burum (sous la direction de), American Cinematographer Manual, American Cinematographer, éd., 2007, ,

Liens externes : calculateur de profondeur de champ et des valeurs de cercle de confusion. : calculateur de profondeur de champ, angle de champ, agrandissement, etc.

Notes et références

Catégorie:Profondeur de champ