vignette|Un diaphragme ouvert permet d'obtenir une courte profondeur de champ qui isole le sujet de son environnement. vignette|220x220px|Influence de l'ouverture sur la netteté. La profondeur de champ est un facteur déterminant la manière dont une prise de vue peut gérer la netteté relative des différents plans du sujet photographié ou observé. Elle est conçue comme une zone que l'opérateur peut augmenter ou réduire, le reste du sujet, en avant ou arrière de cette zone, perdant ou gagnant inversement en netteté.
L'étendue de cette zone dépend de plusieurs paramètres – notamment l'ouverture du diaphragme de l'objectif, la distance de mise au point et les dimensions de la surface qui reçoit l'image (dépoli d'une chambre noire, surface sensible, argentique ou numérique) qui induit le choix de la distance focale de l'objectif – mais aussi des conditions d'observation de l'image finale. Dans la plupart des cas, la taille de la surface sensible est imposée par le matériel, la distance du sujet et la focale sont imposés par l'effet de perspective et le cadrage souhaité. Par conséquent, l'ouverture est le principal réglage qui permet de modifier la profondeur de champ. Ces réglages sont limités par les conditions réelles de prise de vue : luminosité et capacité de compenser une grande ouverture par une vitesse rapide d'obturation, possibilité de bouger par rapport au sujet, objectifs dont dispose le photographe.
La connaissance de la profondeur de champ est nécessaire à la maîtrise des prises de vues, en photographie comme en cinéma et en vidéo. Son contrôle est indispensable pour mettre en valeur un sujet dans les techniques de portrait, de paysage et de nature morte. Plus la profondeur de champ est étendue, plus elle intègre le sujet dans son environnement ; pour cela, il convient de fermer le diaphragme. A contrario, plus elle est courte, plus elle l'isole ; il faut dans ce cas ouvrir le diaphragme.
Approche pratique Quand un photographe prend une photographie, il choisit souvent le cadrage en premier lieu. S'il dispose d'un objectif à focale fixe ne pouvant pas être remplacé par un autre objectif, il devra choisir le point de vue en conséquence, il n'aura pas le choix de la perspective. S'il dispose d'un objectif zoom, ou d'autres objectifs à focale fixe, il choisira le point de vue (qui détermine la perspective) et choisira la focale en conséquence.
L'ouverture
vignette|Objectif AF Nikkor : bagues de réglage de la mise au point (en haut) et de l’ouverture (en bas). vignette|Appareil Canon EOS 550D : la position « M » autorise le réglage manuel, la position « Av » permet le réglage de l'ouverture et l'adaptation automatique du temps de pose. Le choix de l'appareil (et de son objectif), du point de vue et du cadrage étant faits, le seul réglage sur lequel peut ensuite jouer le photographe pour contrôler la profondeur de champ est l'ouverture du diaphragme. Pour les grandes ouvertures – f/1,4, f/2 – la profondeur de champ est faible, la zone de netteté sur l'image finale sera réduite. Ce type de réglage est adapté à la photographie de type portrait. Il permet de mettre en valeur le sujet en l'isolant du reste de la scène. Pour les petites ouvertures – f/16, f/22 – la profondeur de champ est grande, la zone de netteté sur l'image finale sera importante. Ce type de réglage est adapté à la photographie de type paysage. Il permet d'intégrer un sujet dans son environnement.
alt=|centré|vignette|600x600px|Évolution de la profondeur de champ en fonction de l'ouverture.
Si l'objectif dispose d'une échelle de profondeur de champ, comme illustré ci-dessus, le photographe peut s'en servir pour prévoir la profondeur de champ : de part et d'autre du repère qui indique la distance de mise au point (réglée entre 1 et sur l'illustration), des gravures symétriques portant des valeurs de diaphragme, 11, 16 et 22, indiquent les limites de la profondeur de champ. Pour une ouverture réglée sur f/11, comme l'indique la bague de réglage de l’ouverture, le premier plan net sera situé à et le dernier plan net à . Il est intéressant d'observer ensuite l'augmentation de la profondeur de champ lorsque l'ouverture diminue, jusqu'à f/22 pour cet objectif.
Lors du cadrage et de la visée, la mise au point s'effectue généralement avec le diaphragme ouvert au maximum pour avoir une image claire dans le viseur et une plus grande précision de mise au point due à la faible profondeur de champ. Certains appareils possèdent un testeur de profondeur de champ qui permet de fermer manuellement le diaphragme à la valeur réglée pour vérifier l'étendue de la profondeur de champ.
La contrainte d'obtenir une photo correctement exposée, avec une bonne qualité d'image, peut limiter la possibilité de réduire ou d'augmenter la profondeur de champ.
Conséquences de l'augmentation de la profondeur de champ par la fermeture du diaphragme
La fermeture du diaphragme diminue la quantité de lumière qui parvient à la surface photosensible, qu'il s'agisse d'un capteur électronique ou d'une pellicule argentique. Le photographe doit alors augmenter le temps de pose pour maintenir une exposition lumineuse correcte et ne pas obtenir une photographie sous-exposée. Le réglage du temps de pose peut être effectué automatiquement par l'appareil s'il est muni, en plus d'un réglage manuel, d'un réglage « priorité ouverture » noté « A » ou « Av ». L'augmentation du temps de pose induit des risques de flou pour les sujets en mouvement et de flou de bougé si l'appareil est tenu à la main. Si le temps de pose ne peut pas être trop augmenté, il sera nécessaire d'augmenter la sensibilité de la surface photosensible. Malheureusement, une augmentation importante de la sensibilité a pour conséquence la dégradation plus ou moins perceptible de la qualité de l'image (bruit électronique en numérique et grain en argentique et diminution de la dynamique de l'image). D'autre part, plus le diaphragme est fermé, plus le risque de léger flou par diffraction augmente en fonction inverse du format de la surface sensible, en général à partir de f/11 pour les petits capteurs.
Conséquences de la diminution de la profondeur de champ par l'ouverture du diaphragme Plus le diaphragme est ouvert, plus la vitesse d'obturation doit être rapide. Lorsqu'on cherche une faible profondeur de champ dans les cas de grande luminosité de la scène de prise de vue, il convient donc de s'assurer des limites de l'appareil en vitesse rapide pour de bas ISO (ISO 100 le plus couramment), une sensibilité plus grande augmentant le problème. Avec l'augmentation de la vitesse d'obturation, les effets d'une vitesse lente deviennent progressivement impossibles sans recourir à des filtres neutres de grande densité.
La taille de la surface photosensible et la distance focale de l’objectif Pour un cadrage, un point de vue et une ouverture identiques, les dimensions de la surface photosensible influencent fortement la profondeur de champ. Dans ces conditions, plus le format de la surface photosensible est grand, plus la focale de l'objectif est grande et plus la profondeur de champ est réduite. Si le photographe dispose de plusieurs appareils de formats différents, il pourra choisir celui qui est le plus adapté à son exigence. Le réglage de la mise au point est d'autant plus délicat. centré|vignette|600x600px|Évolution de la profondeur de champ en fonction de la taille de la surface photosensible.
Les grands capteurs, sont privilégiés pour la photographie de portrait (format ou plus) mais aussi pour les captations cinéma (format super 35 ou plus). L'utilisation de petits capteurs peut se justifier dans le cas de la macrophotographie où un grand capteur réduira la possibilité d’utiliser les focales les plus courtes et n'arrivera pas à atteindre une profondeur de champ suffisante pour avoir l'entièreté du sujet nette. Elle se justifie également pour le reportage vidéo : grande profondeur de champ et donc mise au point plus simple, en plus d'une réduction de la taille des objectifs.
Les petits capteurs sont présents dans les appareils de petite taille, comme les smartphones, afin de réduire la taille des focales et par conséquent l'encombrement de l’objectif : la grande profondeur de champ qu'ils offrent peut parfois être considéré comme un inconvénient.
Hyperfocale
Dans certaines circonstances, il peut être intéressant de prérégler la mise au point afin de pouvoir prendre une photographie plus rapidement. Si le photographe ne sait pas où va apparaître le sujet, il a intérêt à disposer d'une profondeur de champ maximale. Pour une ouverture, une focale et une surface photosensible données, la distance hyperfocale est la distance de mise au point qui permet d'obtenir la plus grande profondeur de champ : cette dernière s'étend alors de la moitié de la distance hyperfocale à l'infini. Sur l'illustration faisant apparaître l'échelle de profondeur de champ, on constate qu'un réglage d'ouverture f/22 pour une mise au point sur une distance de permettrait d'obtenir une profondeur de champ allant de à l'infini.
Remarques supplémentaires
Lorsque la mise au point a été faite sur un sujet, la zone nette est moins importante devant le sujet que derrière lui.
Pour un même cadrage sur un sujet donné (s'il s'agit, par exemple, de cadrer un visage), la profondeur de champ est à peu de chose près identique quelle que soit la distance. Le fait de se reculer (qui aurait pour conséquence d'augmenter la profondeur de champ à focale égale) est compensé par le fait de zoomer pour retrouver le même cadrage (ce qui diminue la profondeur de champ).
alt=|centré|vignette|598x598px|Évolution de la profondeur de champ à cadrage constant (l'appareil photographique est à droite et s'écarte vers la droite ; le sujet cadré est dans le plan vertical passant par l'indication f/8). Plus la focale est grande plus on s'éloigne. La profondeur de champ évolue peu.
On peut compenser le manque de profondeur de champ par la technique du focus stacking, qui consiste à prendre plusieurs photos avec un léger décalage de mise au point à chaque photo et à fusionner les parties nettes de chaque photos.
Le sténopé est un appareil très rudimentaire dépourvu d'objectif. Un petit trou est situé face à la surface sensible. Si ce trou est trop gros, l'image est floue ; s'il est trop petit, le temps de pose devient prohibitif et la diffraction produit de gros dégâts. L'image donnée par un sténopé n'est jamais vraiment nette, de sorte que la notion de profondeur de champ ne s'applique pas vraiment, ou alors avec une tolérance angulaire énorme par rapport aux usages classiques. En revanche, le flou de l'image est homogène et donne alors l'impression, tant qu'il reste raisonnable, d'une profondeur de champ infinie.
Approche théorique Avertissement Les différentes formules qui suivent reposent sur des hypothèses bien définies mais parfois fort éloignées des situations pratiques, voire impossibles à respecter.
Louis-Philippe Clerc (La Technique photographique, édition, 1934) disait :
Ces calculs de la profondeur de champ peuvent être effectués par des logiciels facilement disponibles sur Internet.
Définition de la netteté L'objectif d'un appareil photographique est le système optique qui permet de former l'image d'une scène sur une surface photosensible (pellicule argentique ou le capteur électronique). Plus le plan objet est éloigné, plus l'image se forme près du plan focal. Faire la mise au point consiste alors à placer le capteur photographique à la bonne distance du plan focal de l'objectif pour choisir le plan de la scène que l'on veut voir net. Pour les autres plans, l'image se focalise en avant du capteur ou après le capteur : l'image récupérée par le capteur est en toute rigueur floue. Cependant, l’œil (ou un autre système optique) acceptera une marge d'erreur qui permet de définir non plus un seul plan net mais un volume de netteté.
Observation finale