Macrophotographie, profondeur de champ et diffraction

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Bonjour,

J’ai fait quelques expériences sur la profondeur de champ en macro et je crois que ça peut intéresser pas mal de gens. Ne m’en voulez pas si ce post est très long, mais je voulais donner un maximum d’information.

Au départ, j’avais des photos très rapprochées un peu floues, bien que faites avec un pied et une mise au point manuelle très soigneuse et je me demandais s’il n’y avait pas une légère différence de réglage entre le capteur et le viseur sur mon EOS 350D. En fait, comme on le verra, il n’en est rien, c’est juste que la profondeur de champ est encore plus faible que je ne le croyais à ces très petites distances.

Toutes les photos ci-dessous ont été faites à une distance de 30 cm (distance objet/capteur). Très exactement 30,4 cm si j’en crois la graduation sur la bague de mise au point de l’objectif (100 mm macro de Tokina). Ceci donne un rapport de grandissement de 1/1. Le réglet gradué en demi-millimètres photographié ci-dessous et l’appareil sur un pied en vue plongeante à 45 degrés (approximativement). A part la photo prise en auto-focus, toutes les autres ont été prises avec exactement le même réglage manuel de mise au point. J’ai simplement fait varier l’ouverture entre F/2.8 et F/16, et laissé l’appareil calculer la vitesse d’obturation. Toutes les photos ont subi ensuite exactement le même traitement en terme de recadrage et de mise aux dimensions réglementaires de PP: un premier recadrage au format carré (2304 x 2304 pix) et mise à la taille 450 pix, compression JPEG niveau 10 sous photoshop, et deuxième recadrage de l’original à 548 pixels, mise à la taille 450 pix et même compression JPEG.

La mise au point a été faite sur la graduation 10 cm, à peu près à l’endroit indiquée par le croix rouge sur la première photo ci-dessous.

Voici d’abord deux photos prises à F/2.8, à gauche avec l’auto-focus et à droite en réglage manuel.

Première remarque, l’auto-focus est plutôt précis. En fait, en comparant les deux photos cote-à-cote en haute définition et très grossies, la mise au point manuelle est très légèrement meilleure, mais ça se remarque à peine. (Ceci ne veut pas dire que je conseille d’utiliser l’autofocus, les conditions ici étaient optimales: fort contraste, sujet immobile. Sur la tête d’un insecte, c’est tout autre chose.)

Deuxième remarque, bien plus importante: la profondeur de champ est absolument minuscule. On peut considérer à l’examen de la photo que l’on n’a une netteté satisfaisante qu’entre 9,9 mm et 10,1 mm, donc sur 2 millimètres sur la graduation du réglet, ce qui, compte tenu de l’angle de vue de 45 degrés, correspond à une distance sur l’axe optique de 2,8 mm (application du theorème de Pythagore)

Voici les mêmes 2 images fortement grossies (le trait de graduation qui touche la marge de gauche est le trait 10 cm de la photo précédente)

On voit que la vraie zone de netteté est plutôt entre 9,95 et 10,05, soit seulement 1 mm, correspondant à une distance sur l’axe optique de 1,4 mm. Conclusion: il est pratiquement impossible de prendre une photo nette d’un quelconque objet ou animal à F/2.8 à cette distance (sauf à rechercher des effets très spéciaux, du genre un seul point net sur une photo).

La même photo à F/4 (uniquement mise au point manuelle)

A F/5.6:

A F/8:

La zone nette est d’environ 6 mm en tout (2,5 mm en dessous, 3,5 mm au-dessus), ce qui correspond à 8,4 mm sur le chemin optique. Toujours très petit. (La netteté est un aspect un peu subjectif. Comme critère, je considère que c’est net quand on peut distinguer les aspérités de la surface métallique.)

A F/11:

Ici, selon le critère énoncé ci-dessus, c’est net entre 9,5 mm et 10,35, soit une distance de 1,2 cm sur le chemin optique.

A F/16:

C’est à peu près net sur toute l’image, mais un autre problème se manifeste clairement, dont je parlerai un tout petit plus bas.

Troisième remarque: la zone de netteté n’est pas égale devant et derrière. Elle est un peu plus importante derrière (mais sans atteindre le rapport 1/3-2/3 dont on parle généralement pour des photos prises à des distances plus grandes (par exemple 2 ou " mètres, mais ça dépend bien sûr des focales). Ici, on serait plutôt à 2/5-3/5.

J’en viens à l’autre problème. Comparons maintenant les plans fortement recadrés à F/2.8 (à gauche) et F/16 (à droite):

On remarque que la photo à F/16 est nette sur l’ensemble de l’image, mais bien moins nette que la partie centrale de celle à F/2.8. C’est qu’ici intervient le phénomène de la diffraction. Autrement dit, fermer le diaphragme à fond n’est pas non plus une solution, car le piqué descend très nettement. En fait, en comparant attentivement les différentes prises de vue, l’effet est faible, mais déjà assez présent à F/11, mais on ne détecte rien de tel à F/8. Je regrette de ne pas avoir poursuivi l’expérience à F/22 et F/32, mais comme je l’ai dit au début, mon but au départ n'était pas de mesurer la profondeur de champ et la diffraction, ni de rédiger ce (très long) post, mais de tester mon viseur.

En conclusion, si je veux une bonne profondeur de champ en macro, je peux aller jusqu'à F/8 sans problème, et même F/11 à la limite, mais si je veux aller au-delà, ce sera un compromis entre la plage de netteté recherchée et la perte de piqué et de netteté due à la diffraction. Bien sûr, avec un capteur de format différent ou avec une focale différente, les valeurs mesurées seront différentes, mais on aura le même phénomène.

Dernière remarque: ces photos n’ont aucune valeur artistique, mais présente un intérêt purement pédagogique. Par conséquent, en tant qu’auteur de ces photos et détenteur du copyright, je les mets dans le domaine public et autorise quiconque à les utiliser à sa guise. En espérant quand même que celui qui les republiera (sur un site ou autrement) citera son origine (adresse du post sur ce forum), mais ce n’est pas une obligation.

Voilà, j’espère que ça vous a intéressés.

Amicalement à tous.