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[tuto] Macrophotographie, profondeur de champ et diffraction

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[tuto] Macrophotographie, profondeur de champ et diffraction

Messagepar lolororo » 12 Aoû 2007, 17:35


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.

Image Image

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 cm et 10,1 cm, 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 théorème de Pythagore)

    EDIT en date du 26/12/2009, suite à la remarque forte judicieuse de Pennan, également en date du 26/12/2009 (page 4 de ce post): là, j'ai fait une bête erreur de calcul, j'ai multiplié la distance de 2 mm par 1,4, alors que je devais la diviser par 1,4. La distance sur l'axe optique est de 1,4 mm, et non 2,8 mm. Merci Pennan.

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)

Image Image

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 0,7 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)

Image Image

A F/5.6:

Image Image

A F/8:

Image Image

La zone nette est d'environ 6 mm en tout (2,5 mm en dessous, 3,5 mm au-dessus), ce qui correspond à 4,3 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:

Image Image

Ici, selon le critère énoncé ci-dessus, c'est net entre 9,5 mm et 10,35, soit une distance de 0,6 cm sur le chemin optique.


A F/16:

Image Image

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 3 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):

Image

Image

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.
Modifié en dernier par lolororo le 29 Mai 2011, 17:02, modifié 3 fois.
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Messagepar Tyline » 27 Nov 2008, 23:45


Eh bien OUI ca m'a intéressée, merci beaucoup à toi d'avoir pris le temps pour poster tout ça. Tu as pas mal éclairci ma lanterne !!

Au plaisir =)
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Messagepar cyril49 » 28 Nov 2008, 00:02


:shock: je suis scotché par la finesse de tes explication Lolo !! :+5

J' y vois beaucoup plus clair maintenant (sans jeu de mot) il faudrais que je fasse la même expérience avec le mien pour savoir à quels focals je pourrais avoir les meilleurs résultats .

Très instructif merci Lolororo

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Messagepar lolororo » 28 Nov 2008, 00:08


Merci de ton message. Après pratiquement 18 mois sans réponse à un post que je croyais apporter des réponses intéressantes, je ne m'attendais plus à recevoir une réponse.

Bien à toi,
lolororo
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Messagepar Emma » 28 Nov 2008, 01:00


C'est bien que Tyline ait fait remonter ce post !! Très bonne illustration du phénomène de diffractation avec une explication vraiment claire et utile. Merci pour ce partage de savoir :wink:
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Messagepar Seb de Rennes » 28 Nov 2008, 07:37


Un post qui remonte des entrailles de PP mais très instructif, j'suis trop content d'avoir un 350d et d'avoir lu ce post, comme ça je sais comment régler un de mes soucis en macro.
@+
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Messagepar cyril49 » 28 Nov 2008, 10:51


Comme quoi il y a des trésors cachés dans les entrailles de PP :wink:
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Messagepar Kite56 » 28 Nov 2008, 12:44


Et ben quel post, merci à toi pour toutes ces explications !!!!!
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Messagepar Luin Gor » 28 Nov 2008, 12:55


18 mois après, comme quoi Lolo, il ne faut jamais désespérer...

Effectivement très intéressant...

En revanche, maintenant, il va falloir que tu te lances dans un 2ème post tout aussi long et aussi détaillé pour nous expliquer pourquoi à f2.8, les traits dans le haut de ta photo sont verts, et ceux du bas sont violets....

Effet qui disparaît quand tu fermes le diaphragme...
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Messagepar michgorg » 28 Nov 2008, 13:03


Merci Lolororo
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Messagepar Tyline » 28 Nov 2008, 19:33


Luin Gor a écrit:En revanche, maintenant, il va falloir que tu te lances dans un 2ème post tout aussi long et aussi détaillé pour nous expliquer pourquoi à f2.8, les traits dans le haut de ta photo sont verts, et ceux du bas sont violets....

Effet qui disparaît quand tu fermes le diaphragme...


oui ça m'intéresse aussi ! :-3
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Messagepar Aldal » 28 Nov 2008, 20:13


Bravo pour ta démo. Elle m'apprend que, comme en argentique, un objectif est au maxi de son rendement 3 à 4 diaph après l'ouverture maxi. Par contre pour les bandes colorées... je retourne examiner ton travail.
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Messagepar lolororo » 28 Nov 2008, 20:49


0 réponse en 18 mois, et 11 en une journée. :roll:

Content que ça finisse par intéresser. :D

Pour les couleurs, je n'avais même pas remarqué, et je n'ai pas d'explication.
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Messagepar Aldal » 28 Nov 2008, 21:02


A mon avis la diffraction de la lumière, par l'objectif à cette ouverture , fait ressortir les ondes les plus courtes en avant (chaudes) et les plus longues en arrière (froides).
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Messagepar cyril49 » 28 Nov 2008, 21:09


C' est peut être tout simplement l' exposition de la lumière sur l' objectif du genre reflet et (ou) ombre ::-8 non ?

PS: Merci Tyline d' avoir fait remonter ce post :wink:
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