Qu'est-ce que la profondeur de champ et comment se produit-elle ?

Qu'est-ce que la profondeur de champ et comment se produit-elle ?

Beaucoup de choses contribuent à la qualité esthétique d'une image. Une chose, en particulier, est la profondeur de champ. Les photographes expérimentés savent comment manipuler cet aspect pour obtenir le look qu'ils recherchent.





Mais, il y a beaucoup de désinformation sur la profondeur de champ et ses causes.





Cet article vous expliquera tout ce que vous devez savoir sur la physique de la profondeur de champ.





Qu'est-ce que la profondeur de champ ?

La profondeur de champ fait référence à la zone de mise au point dans une image. Il s'agit de la zone de l'image qui présente un niveau de netteté acceptable. Les zones devant et derrière cette zone apparaîtront floues ou floues.

Une faible profondeur de champ fait référence au moment où cette zone de mise au point est très mince, tandis qu'une profondeur de champ plus profonde peut avoir la majeure partie de l'image nette.



Une faible profondeur de champ, comme le montre l'image de deux fleurs sur les touches du piano, a une petite bande de la photographie nette, tandis que le reste de l'image est flou. Plus on s'éloigne de la zone de mise au point, plus l'image devient floue ou défocalisée.

En revanche, une profondeur de champ plus profonde, comme indiqué dans le paysage ci-dessous, a plus ou moins toutes les parties de l'image nettes.





La science de la profondeur de champ

La physique derrière laquelle les caméras produisent la profondeur de champ est relativement compliquée. Il peut être expliqué en utilisant le concept de cercles de confusion.

En optique, un cercle de confusion est le point qui se forme lorsque la lumière n'est pas parfaitement focalisée.





Crédit d'image : Goliardico/ Wikimedia Commons

Dans une caméra, la lumière pénètre dans un objectif qui focalise la lumière sur le capteur de la caméra. Rappelez-vous que vous étiez un enfant et que vous utilisiez une loupe pour concentrer la lumière sur le papier, ce qui le faisait prendre feu.

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Dans l'image ci-dessus, le diagramme central montre un cône de lumière parfaitement focalisé résultant en un très petit cercle. C'est là que les deux rayons de lumière extérieurs se rejoignent et signifie que cette lumière est focalisée - tout comme avec la loupe.

Les diagrammes ci-dessus et ci-dessous représentent une lumière qui a été imparfaitement focalisée, ce qui entraîne de plus grands cercles de confusion, qui sembleraient flous.

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L'objectif est que l'objectif focalise la lumière sur le capteur dans des cercles plus petits que la taille du pixel, car ce serait la partie la plus nette de l'image. Mais les caméras ne peuvent faire la mise au point qu'en un seul point. Tout ce qui se trouve devant ou derrière ce point produira de plus grands cercles de confusion et rendra ces parties de l'image floues.

Ainsi, la profondeur de champ est la zone où les rayons lumineux produisent des cercles sur le capteur qui sont plus petits que les pixels.

Quelles sont les causes de la profondeur de champ ?

La profondeur de champ est déterminée par quatre éléments : le diamètre de l'ouverture, la distance au sujet, la distance focale et la taille des pixels.

Taille des pixels

Étant donné que quelque chose est net dans une image si la lumière focalisée rend un cercle plus petit que la taille du pixel, il s'ensuit que des pixels plus gros signifient que la mise au point est plus importante. Ainsi, l'augmentation de la taille des pixels augmente la profondeur de champ et vice versa.

Ouverture

Comme expliqué ci-dessus, l'ouverture, ou F-stop, est la largeur de l'objectif qui permet à la lumière de traverser le capteur.

L'ouverture d'un objectif peut être élargie ou plus étroite pour laisser entrer plus ou moins de lumière. À mesure que l'ouverture diminue (nombre F plus élevé), une plus grande partie de l'image sera nette. En d'autres termes, une ouverture plus petite entraîne une profondeur de champ plus profonde, et vice versa.

Ceci est illustré dans les deux images suivantes. À f1.4 (une très grande ouverture, en haut), très peu de l'image est nette :

Crédit d'image: Alex1ruff/ Wikimedia Commons

Pendant ce temps, à f22 (une ouverture très fermée, en bas), une grande partie de l'image est nette :

Crédit d'image: Alex1ruff/ Wikimedia Commons

Cela se produit parce que, à des ouvertures plus grandes, plus de lumière pénètre dans l'objectif. Par définition, moins de cette lumière sera alignée avec l'objectif. La lumière doit se plier davantage pour frapper le capteur, et à cause de cela, une grande partie des rayons lumineux se rencontreront avant ou après le capteur, ce qui signifie qu'il est flou.

Distance de l'objectif

Plus vous êtes proche de votre sujet, plus la profondeur de champ est faible. Plus on s'éloigne, plus la profondeur de champ est profonde. À un moment donné, tout ce qui dépasse un point particulier sera mis au point - c'est ce qu'on appelle la distance hyperfocale.

Cela se produit de la même manière qu'avec l'ouverture. Plus vous êtes proche d'un sujet, plus les rayons lumineux qui pénètrent dans l'objectif sont inclinés. Comme ci-dessus, cela signifie que la lumière doit se plier davantage avant de se rencontrer, ce qui signifie que la profondeur de champ sera plus étroite.

Distance focale

La distance focale est la distance entre le point nodal arrière (une partie complexe de l'objectif qui réfracte la lumière) et le capteur d'image. La distance focale est importante car c'est la longueur qui est nécessaire pour plier les rayons de lumière en un point focal. Plus la distance focale est courte, plus les rayons lumineux sont courbés. Cela signifie que les sections floues sont plus proches du plan de l'image (le capteur) et moins floues.

Les distances focales plus courtes ont une profondeur de champ plus large et les distances focales plus longues ont une profondeur de champ plus étroite. Donc, si vous avez un objectif de 50 mm et un objectif de 600 mm à la même distance du sujet, l'objectif de 600 mm aura une profondeur de champ plus faible.

Smartphones et photographie informatique

Même si les smartphones ont des ouvertures très larges, ils ont du mal à créer la même profondeur de champ que les reflex numériques avec de superbes objectifs. Mais, parce qu'ils ont une distance focale si petite, ils ont une très grande profondeur de champ --- ce qui signifie qu'une grande partie de l'image sera nette.

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Entrez dans la photographie numérique. Le logiciel a atteint le point de pouvoir simuler la profondeur de champ en traitant l'image.

Contrairement à la photographie traditionnelle, la photographie informatique crée une carte de profondeur de l'image qui essaie de déterminer où se trouvent tous les objets de la scène. Ensuite, il utilise des algorithmes sophistiqués pour créer des arrière-plans flous convaincants --- ce qui est plus difficile qu'il n'y paraît !

Sur quoi se concentrer

En fin de compte, l'optique qui fait exister la profondeur de champ est un sujet relativement compliqué. Espérons que cet article vous a aidé à comprendre ce qu'est la profondeur de champ, comment elle est causée et comment la manipuler.

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A propos de l'auteur Jake Harfield(32 articles publiés)

Jake Harfield est un écrivain indépendant basé à Perth, en Australie. Lorsqu'il n'écrit pas, il est généralement dans la brousse pour photographier la faune locale. Vous pouvez lui rendre visite sur www.jakeharfield.com

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