Le flou et la taille du capteur

Une des propriétés de la photographie que j’affectionne particulièrement, est la capacité de créer de jolis flous d’arrière plan. J’ai toujours aimé les objectifs à grande ouverture qui permettent d’obtenir ce rendu onctueux que les japonnais appelle bokeh. Mais l’ouverture relative d’un objectif ne fait pas tout, la taille du capteur, et donc de l’image qui est formée joue également un grand rôle. C’est pour ça que je me sers beaucoup ces derniers temps d’un vieil appareil en bois tout ce qu’il y a de pas pratique. Démonstration.

Bon, c’est quoi le bokeh alors ? Le bokeh est défini comme la qualité qualité du flou d’arrière plan d’une photographie. Plus le flou est marqué et velouté meilleur est le bokeh. Ce concept est plus ou moins relié à une faible profondeur de champ, mais ce n’est pas exactement la même chose. Je vais essayer de démontrer ça, et de montrer l’importance de la taille du capteur.

J’ai donc préparé une petite mise en scène pour mettre en évidence la profondeur de champ et le flou d’arrière plan. Cette scène, éclairée avec des flashs de studio, sera photographiée avec trois appareils différents, mais avec le même angle de vue, la même distance de prise de vue (1 m), et la même ouverture de diaphragme (f/4,5). Pourquoi f/4,5 ? Parce que c’est l’ouverture maximale de l’objectif de la chambre grand format que j’utilise… Pourquoi en noir et blanc ? Parce que dans cette même chambre grand format j’utilise du papier noir et blanc, toutes les photos seront donc prises en noir et blanc pour être plus facilement comparable. OK pour vous ? Alors c’est parti !

PREMIER TEST : PETIT FORMAT (APPAREIL COMPACT NUMÉRIQUE)

Voici donc ma mise en scène photographiée avec un compact Canon Powershot A590 IS, à f/4,5, et à une focale de 13 mm . Comme indiqué, la mise au point est faite à 1 mètre (ce qui correspond à l’avant de l’objectif du Yashica). Les objets sont séparés les uns des autres de 10 cm.

On constate que tout est pratiquement net sur l’ensemble de l’image. On voit bien le portrait en arrière plan. On lit parfaitement tous les textes : sur la pellicule 400TX, sur le Yashica, sur le flacon de nitrate d’argent, sur le Contax, et sur le tube de Ni clou ni vis.

Sur le zoom ci-dessous on voit les graduations et la marque 100 cm du mètre ruban que j’ai placé dans l’axe de l’objectif.

Bien. Nous pouvons donc passer au niveau supérieur.

DEUXIÈME TEST : FORMAT INTERMEDIAIRE (REFLEX NUMÉRIQUE)

Revoici notre scène pelucho-photographique, immortalisée cette fois avec un Canon EOS 50D (reflex APSC) équipé d’un 50 mm f/1,8 ouvert à f/4,5. Mise au point toujours à 1 mètre :

À l’avant, les textes sur la pellicule et le Yashica semblent toujours nets. Le flou commence à apparaître en fond : l’étiquette AgNO3 commence à se brouiller légèrement. Plus loin on ne lit presque plus le mot Contax. L’inscription Ni clou ni vis est quasi illisible si on ne sait pas de quoi il s’agit, et le portrait, qui est placé à 2 mètres de l’appareil devient franchement brouillé, bien que reconnaissable.

Jetons un coup d’oeil à un zoom sur le mètre au niveau de la zone de mise au point :

Seules les graduations 99 à 104 semblent nettes, au delà elles se brouillent progressivement, pour finir illisibles au delà de 94 et 107 (selon si vous avez de bons yeux ou non).

C’est là que l’on constate que les notions de flou et de netteté sont, comment dire, floues… (Rires enregistrés). La profondeur de camp perçue est dépendante des conditions de visualisation. Si l’image est redimensionnée pour le web comme ici, on a l’impression que la zone de netteté fait environ 30 cm : de la pellicule au flacon de nitrate d’argent. Pourtant en regardant de près, la zone vraiment nette ne fait que 5 cm, 13 cm si on veut compter large.

Donc les calculs de profondeur de champ, et les échelles de netteté sur les objectifs ne sont que des indications. En théorie optique, il n’y a qu’un seul plan parfaitement net, le reste est plus ou moins flou et sera perçu net selon la capacité de l’œil à détecter ce flou. De plus les calculs de profondeur de champ ne vous indiquent pas l’intensité du flou, seulement la zone dans laquelle le flou est suffisamment faible pour que l’image semble parfaitement nette.

PARLONS TECHNIQUE DEUX MINUTES AVANT QUE JE NE DÉGOMME TOUT AVEC MON VIEIL APPAREIL RUSSE

Le site dofmaster, est un outil intéressant pour calculer la profondeur de champ théorique. Si je l’utilise et que je rentre les paramètres des deux photos précédentes je trouve ceci :

– Canon Powershot A590 IS, 13 mm, f/4,5, mise au point à 1 m : zone de netteté de 0,88 à 1,15 m, soit 27 cm.
– Canon 50D, 50 mm, f/4,5, mise au point à 1 m : zone de netteté de 0,97 à 1,03 m, soit 6 cm.

Ça colle assez bien à notre essai. En tout cas à ce que l’on voit en zoomant dans l’image, car dans la vue générale on a plutôt l’impression d’une netteté beaucoup plus grande pour le compact Powershot. Pourquoi ? Parce que bien qu’en théorie la zone de netteté ne soit que de 27 cm (donc de la pellicule au flacon de nitrate d’argent), le flou au delà est trop faible pour être visible. On a donc une impression de netteté sur l’ensemble de l’image. Ce phénomène existe avec tous les appareils petit format : c’est à dire les compacts numériques et les téléphone portables. À contrario, c’est pour cela que les appareils reflex, qui génèrent plus de flou, donnent des rendus plus professionnels et artistiques.

Comment se fait il qu’avec un même réglage (mise au point à 1 m, diaphragme à f/4,5), le flou soit différent sur ces deux appareils ? Et bien il va faloir expliquer un peu ce qu’est une focale, un angle de champ et une ouverture de diaphragme… Désolé…

Bon comme j’ai pitié de ceux qui ont du mal à suivre, on va déjà regarder ce que ça donne avec un appareil à encore plus gros capteur.

POSE INTELLECTUELLE et TROISIÈME TEST : GRAND FORMAT (CHAMBRE 13×18)

La photo qui suit a été prise avec le gros n’appareil en bois que vous voyez sur la droite dans la photo qui illustre le début de l’article. C’est une chambre de voyage russe des années cinquante, prévue à la base pour prendre des photos sur des plaques de verre de format 13×18 cm. C’est parce que l’image est de grande taille que l’on appelle ce truc une chambre grand format et c’est pour cela qu’il faut un sac à dos pour le transporter et un bon trépied pour s’en servir. Je ne m’en sers pas avec des plaques de verre mais avec du papier photo format 5×7 pouces, ce qui correspond grosso modo à 13×18 cm.

Voyons donc le résultat :

Pas besoin de trop s’éterniser, mis à part le Yashica et le Playmobil, tout le reste est méconnaissable tant il y a de flou. Si vous n’aviez pas vu les photos précédentes, vous auriez eu du mal à identifier la pellicule et le Contax. Quant au tube de Ni clou ni vis et au portrait, ils sont absolument méconnaissables.

Zoomons un peu là dedans :

On peut lire les inscriptions 100 et 101, et le texte sur l’objectif du Yashica, le reste est illisible. Cela fait une profondeur de champ d’à peine 1 cm. Inutile de vous dire qu’il ne faut pas se louper sur la mise au point, mais en tant qu’amateur de bokeh et de flou, ce rendu justifie pour moi l’utilisation peu pratique de cet appareil, car il est impossible d’obtenir un tel niveau de flou avec un appareil reflex.

Et pourquoi donc ?

Pour vous répondre je vais avoir besoin de votre pouce. Oui oui. Munissez vous donc du pousse de votre main de prédilection, et mettez le à bout de bras loin devant vous, en direction d’objets éloignés. Maintenant fermez un œil et avec celui qui reste ouvert, faites la mise au point sur ce pouce… Vous y êtes ? (Je sais c’est difficile à faire tout en continuant de lire…). Revenez donc à votre pouce et tout en continuant à le fixer, regarder du coin de l’œil les objets situés derrière votre pouce. Ils sont assez nets, mais plus flous que votre pouce. Bien. Maintenant, tout en gardant votre pouce dans le même axe, rapprochez-le de votre visage jusqu’à la distance minimale qui vous permet encore de le voir net. Maintenant si vous faites comme précédemment, vous verrez que les objets distants sont beaucoup plus flous.

Bon, ok, et alors ?

Alors les appareils photos fonctionnent sur le même principe que votre œil. Plus vous faites la mise au point sur un objet proche, plus l’arrière plan est flou.

Bon ok, et alors ?

UN PEU DE THÉORIE POUR FINIR ET APRÈS JE VOUS LAISSE TRANQUILLES

Et alors ? Alors tout est une question de taille : la taille de focale, la taille du capteur, ainsi que les dimensions relatives… Je m’explique.
Tout d’abord, le capteur : voyez ci dessous un schéma représentant les taille relatives des capteurs de nos trois appareils (oui, je sais, un papier argentique n’est pas un capteur, mais son rôle est le même).

En jaune, le compact, en violet le reflex APSC, et en turquoise, la chambre russe. (J’ai aussi indiqué en pointillé d’autres formats fréquemment rencontrés).
De manière évidente, notre vieil ami l’appareil russe a un capteur bien plus gros que notre appareil compact, et même que l’appareil reflex. Ok, ça c’est clair. Maintenant voyons la focale…

Tout repose sur le fait que pour un même angle de vue, avec des capteurs de taille différente, la focale sera différente. C’est pour cela qu’on parle toujours de “focale équivalente” pour comparer les “angles de vue” des différents objectifs, cela ce réfère toujours à la focale équivalente en format 24×36.
Ici nos trois photos sont prises à la même distance et avec le même angle de vue, mais comme les capteurs sont de taille différente, les 3 focales sont différentes :
– 13 mm pour le compact ;
– 50 mm pour le reflex ;
– 300 mm pour l’appareil russe.

Bien, maintenant savez vous ce que signifie f/4,5 ? Il s’agit de l’ouverture de l’objectif. Mais encore ? La façon dont elle est exprimée est on ne peut plus explicite : f/4,5 signifie que le diamètre de l’ouverture est égale à la focale divisée par 4,5. Si je reprends nos trois appareils :
– 13 mm / 4,5 = 2,9 mm ;
– 50 mm / 4,5 = 11,1 mm ;
– 300 mm / 66,7 mm.

En images voilà ce que ça donne :

Le cercle rouge représente le diamètre d’ouverture correspondant à f/4,5 pour chaque appareil.
Tout comme pour la taille de capteur la différence est flagrante… Or quand on sait que plus un objectif est ouvert, plus courte est la profondeur de champ, on a là une bonne part de l’explication.

Mais voyons maintenant l’histoire de la distance :

Comme on a vu tout à l’heure avec votre pouce, plus on fait la mise au point sur un objet proche, plus on a un flou important sur les objets lointains. Mais cette distance est toute relative. Dans notre cas, la mise au point était toujours à 1 mètre. Mais ce qui est important est la distance relative à la focale. Je m’explique : l’appareil russe a un très gros œil, avec une focale de 300 mm, soit 30 cm. Cela veut dire que pour lui la mise au point était à seulement 3 fois sa distance focale. C’est comme si vous regardiez votre pouce à 3 fois la focale de votre œil, soit seulement 6 cm (on estime que la focale de l’œl est d’environ 2 cm). Pour l’appareil russe, 1 mètre, c’est très très proche. Inversement, le compact a une focale de 13 mm. Donc pour lui la mise au point est faite à une distance de 77 fois sa focale. Là ça fait comme si vous regardiez votre pouce à 1 mètre 50 de vous ! CQFD !

LE MOT DE LA FIN

Voilà, j’espère que cela assez clair et vous éclaire un peu sur la profondeur de champ et la focale. Tout ça est un peu compliqué j’en ai conscience. Il y a beaucoup de paramètres pour comprendre l’optique et j’ai tenté de détailler assez, sans rentrer non plus dans des considérations trop complexes (les puristes excuseront mes raccourcis). J’ai surtout voulu mettre en avant cette idée de taille d’oeil qui explique assez bien la chose, et permet de comprendre pourquoi les images issues d’appareils ou d’objectifs qui ont un “très gros œil”, très différent de l’œil humain, donnent des rendus étonnants.
J’ai également sous le coude d’autres photos de cette même scène avec d’autres focales et d’autres ouvertures, mais l’article est déjà bien assez dense ainsi, j’en ferai peut être un article complémentaire plus tard.

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