Profondeur de champ et profondeur de foyer

Profondeur de champ et profondeur de foyer
Dans un domaine qui nous est familier, celui de la photo argentique ou numérique, nous
pouvons avoir la meilleure pellicule (argentique) ou le maximum de pixels (numérique) : si
nous ne maîtrisons pas l’ouverture, l’exposition, les distances, en un mot les réglages, la photo
ne sera pas celle que nous souhaitons.
Au cours des prochains numéros nous détaillerons les paramètres de l’objectif qui influencent
les réglages de l’optique de la caméra, avec les qualités et les défauts respectifs qui agissent
sur les images, en les rendant exploitables ou inexploitables.
Nous commençons d’abord par deux notions souvent confondues : la profondeur du foyer et
la profondeur du champ.
Profondeur de foyer. C’est l'intervalle dans lequel doit se trouver le plan d'une pellicule ou
d'un capteur pour que l'image d'un point lumineux sur lequel on a fait la mise au point soit
considérée comme nette, pour un usage donné.
Profondeur de champ. Pour un réglage donné de l'appareil et pour une utilisation donnée,
c’est la zone de l'espace dans laquelle doit se trouver le sujet pour que l'on puisse obtenir une
image que l'œil (ou un autre système) acceptera comme nette.
La maîtrise de la profondeur de champ est absolument indispensable pour la réussite de la
plupart des prises de vues, en particulier pour le portrait, la macrophotographie, le paysage, la
publicité, etc.
Il est très difficile de calculer cette distance car nos règles de l’optique géométrique
(conception artificielle de rayons lumineux) donnent des résultats souvent en antagonisme
avec l’expérience qui suit les règles de l’optique physique. L'optique géométrique ne tient pas
compte du facteur essentiel qui est la répartition de la lumière à l'intérieur des taches-images.
Comme nous le verrons dans les prochains articles, l'étendue de cette zone dépend de
nombreux paramètres qui interviennent d'une part au moment de la prise de vue (notamment
la distance de mise au point et l'ouverture du diaphragme), d'autre part au moment de
l'examen de l'image (acuité visuelle de l’observateur, contraste de l'image et la distance à
laquelle celle-ci est observée).
Pour l’instant, voyons la relation qui intervient entre la profondeur du champ et la distance
focale.
La profondeur de champ varie avec la focale car, toutes choses égales par ailleurs, les
distances dépendent de la focale (voir «Quel objectif pour une camera de
vidéosurveillance ?» dans le numéro de juin 2006). Mathématiquement, c'est parfaitement
exact ... mais en pratique, c'est presque toujours faux !
Or dans la pratique, notre but n'est pas de faire des tests ou des calculs, mais de rechercher le
point de vue qui mettra le mieux en valeur l’image qui nous intéresse le plus.
Pour comprendre le paradoxe, prenons l’exemple d’un monument qui nous voulons
photographier. Nous essayons de focaliser sur lui mais certains détails nous apparaissent
déformés. Par ailleurs il y a toujours quelqu’un qui passe entre l’appareil et le monument et
lui prend la vedette. Nous cherchons alors de mieux focaliser mais avec les mêmes effets.
C’est aussi ce qui se produit avec l’œil : si l’on pouvait avoir un œil à «décentrement» nous
serions très contents mais quelqu’un pourra toujours passer entre nous et le monument. Inutile
d’avancer ou de reculer : dans le premier cas nous perdons le paysage, dans le second on
introduit beaucoup de choses inutiles (ce que nous définissons «bruit» dans l’article
«L’amplification et le bruit»).
Pour excellents qu’ils soient la pellicule ou l’appareil photographique, la photo est toujours
prise là où nous sommes et de nulle part ailleurs, avec une focale donnée.
Avec une caméra c’est la même chose : nous l’avons réglée depuis le point idéal pour une
certaine focale mais, la malchance étant avec nous, ce matin on trouve sur l’image un détail
que nous voudrions mieux voir.
Pour retrouver le cadrage pas de problème, nous devons agrandir la zone qui nous intéresse
mais …. gagnons-nous ou perdons-nous de la netteté, donc de la profondeur de champ ?
Mathématiquement entre focale et dimension à contrôler il y a une relation très simple : entre
focale et distance le rapport ne varie pas, c’est-à-dire que la profondeur de champ est
identique dans les deux cas.
Nous verrons, en étudiant les autres paramètres, qu’en théorie la profondeur de champ dépend
de la distance focale mais en pratique tout se passe comme si elle ne dépendait pas.
L’explication se trouve toujours dans les … ondes.