# Photographie/Netteté des images/Profondeur de champ/Considérations pratiques

PHOTOGRAPHIE
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Si vous êtes arrivé(e) jusqu'ici, c'est probablement que vous opérez avec autre chose qu'un appareil argentique jetable, un compact numérique de bas de gamme ou un téléphone mobile, des objets sur lesquels pratiquement aucun réglage ne peut être contrôlé par l'utilisateur. Voici maintenant quelques éléments de réflexion qui devraient vous aider d'abord à mieux comprendre comment les choses se passent, ensuite à prendre les bonnes décisions qui vous permettront d'obtenir, dès la prise de vue, la meilleure image possible du sujet qui se trouve exposé devant vos yeux.

## Petit résumé des chapitres précédents

Récapitulons :
* Choix du point de vue
Toute photographie figurative est obtenue depuis un point de vue qui peut être librement choisi, lorsque c'est possible, ou imposé par la configuration des lieux. Ce point de vue détermine la vision en perspective que l'on a du sujet et donc la composition de la future image.
* Choix de l'appareil de prise de vues
Idéalement, il appartient au photographe de choisir l'appareil le mieux approprié à la prise de vue qu'il envisage : chambre grand format, appareil compact, reflex, téléphone mobile, etc. S'il existait un appareil universel, cela se saurait depuis longtemps ! Quoi que l'on puisse lire à ce sujet, le paramètre essentiel est tout simplement le format de la surface sensible. Un photographe qui ne possède qu'un seul appareil sera forcément désavantagé dans un certain nombre de situations.
* Choix du cadrage
L'appareil choisi étant en place, il faut définir le cadrage ou, ce qui revient au même, l'angle de champ plus ou moins large embrassant la portion du sujet qui doit être enregistrée. Pour un format donné de film ou de capteur, choisir un cadrage revient à choisir la distance focale de l'objectif.
* Choix de la distance de mise au point
La mise au point est effectuée à la main ou confiée au système autofocus de l'appareil. Les systèmes automatiques ayant une sensibilité artistique plutôt limitée, le photographe a souvent intérêt à surveiller attentivement leur action et, si besoin est, à « rectifier le tir » manuellement.
* Choix de la profondeur de champ
Le réglage de la profondeur de champ est essentiel pour une bonne mise en valeur du sujet. À ce stade, il ne peut plus être réalisé qu'en ouvrant ou fermant le diaphragme à la bonne valeur au moment de la prise de vues. Plus le format de la surface sensible est petit, plus la profondeur de champ est importante et plus il est difficile d'intervenir sur ce paramètre.
* « Accessoirement »
Le photographe soucieux d'obtenir une photographie correctement exposée doit s’intéresser aussi à la sensibilité du film ou du capteur et au temps de pose...

## Cadrage, distance focale, profondeur de champ et qualité générale des images

Sauf improbable miracle, un cadrage trop serré ne peut pas être élargi après coup. Un cadrage aussi précis que possible s'impose pour les amateurs de diapositives et dans tous les autres cas, il est vivement conseillé de profiter de toute l'étendue de la surface sensible ; bien sûr, il est toujours possible de découper un cliché qui aurait été réalisé sous un angle trop grand afin de n'en conserver que la partie intéressante mais cela correspond toujours à une perte.
Pour diminuer au maximum la profondeur de champ, la solution est simple : on ouvre le diaphragme à fond. Un objectif très lumineux est alors bienvenu, à condition qu'il donne une image de qualité dès la pleine ouverture.
Dans le cas contraire, voici l'excellente question qu'il convient de se poser :
pour obtenir une profondeur de champ plus importante, vaut-il mieux cadrer serré avec la plus longue focale possible ou au contraire cadrer plus large que nécessaire, avec une focale plus courte, quitte à ne conserver ensuite qu'une partie de la photographie ?

### Cadrer serré ou recouper ?

Pour en avoir le cœur net, nous sommes allés rater spécialement pour nos lecteurs quelques photos dans les rues de Bordeaux. Nous en avons réduit la taille pour alléger la démonstration. Les deux photos ci-dessous ont été prises depuis le même point de vue avec un appareil Canon 350D muni d'un zoom de 75-300 mm utilisé à une ouverture de f/5,6. La mise au point a été réalisée dans les deux cas sur le panneau triangulaire visible au premier plan.
| focale 75 mm, ouverture f/5,6 | focale 300 mm, ouverture f/5,6 |
Aucun doute n'est permis, la profondeur de champ augmente lorsque la distance focale diminue. Utilisons donc notre objectif à sa focale la plus courte et découpons la zone centrale de l'image pour obtenir le même cadrage que sur la photo de droite :
Comparons maintenant ce qui est comparable : comme l'image ainsi obtenue est minuscule, nous devons l'agrandir 4 fois en longueur et autant en largeur, donc multiplier sa surface par 16, pour l'observer sous le même angle que la photographie faite à la focale de 300 mm.
| focale 75 mm, zone centrale agrandie | focale 300 mm |
| Cliquez sur les images et comparez le rendu du panneau ! À gauche, la pixellisation qui détruit les détails de l'image est évidente. À droite, en revanche, on distingue très bien la structure des petites cellules réfléchissantes qui améliorent la visibilité nocturne du panneau. ||

### Miracle ou arnaque ?

Malgré son manque global de qualité, la photo de gauche permet de reconnaître plus facilement les objets éloignés, mais...
* Si l'on ne tient compte que du flou calculé par les lois de l'optique géométrique, on trouve que les dimensions des taches-images diminuent beaucoup plus vite que la distance focale. Il faudrait donc idéalement choisir celle-ci aussi courte que possible pour bénéficier d'une meilleure profondeur de champ, puis réaliser un agrandissement.
* Hélas, toutes les images présentent des défauts bien réels, ignorés lors de ce calcul mais d'autant plus agrandis et donc apparents que la focale initialement choisie est plus courte. Les objectifs de qualité moyenne montrent ici très vite leurs limites. Avec des clichés argentiques, l'agrandissement introduit également des défauts et la structure plus ou moins granuleuse du négatif finit par donner des choses caricaturales. Dans le cas des fichiers numériques, il n'y a aucun agrandissement physique mais seulement un découpage qui provoque une réduction drastique du nombre de pixels utiles, c'est-à-dire de la définition de l'image, et les petits carrés deviennent visibles.
* Notons tout de même que la différence de profondeur de champ constatée sur ces clichés, réalisés avec une ouverture relativement grande, aurait été nettement moins perceptible si nous avions adopté une ouverture plus faible de f/8, f/11 ou f/16 ; fermer au-delà n'aurait rien arrangé car l'augmentation de la profondeur de champ aurait alors été anéantie par la diffraction.
Dans notre exemple, en réglant la focale sur 75 mm, nous n'allons conserver qu'un seizième du cliché original si nous voulons retrouver le cadrage obtenu à 300 mm. Ceci représente une portion de 6 x 9 mm taillée dans une pellicule de 24 x 36 mm, ou 0,5 Mpixels conservés parmi les 8 que fournit le Canon 350D utilisé pour obtenir ces images... Il est évidemment absurde d'utiliser à peine plus de 6 % de la surface d'une pellicule ou d'un capteur ; mieux vaut dans ce cas... choisir un format de surface sensible plus petit !

### Conclusion

Il est bien sûr possible d'augmenter quelque peu la profondeur de champ en cadrant large et en découpant ensuite, mais cela ne peut être envisagé que dans certaines conditions, car la baisse générale de qualité de l'image devient alors très vite beaucoup plus importante que l'amélioration escomptée. Comme c'est presque toujours le cas, on perd d'un côté ce que l'on gagne de l'autre ; il faut donc chercher le meilleur compromis possible en fonction du résultat que l'on souhaite obtenir.
À priori, si l'on souhaite réaliser des tirages de grand format, il vaut mieux cadrer au plus juste ; l'utilisation d'objectifs de haut de gamme réglés au mieux de leurs possibilités est fortement conseillée ; le diaphragme doit être suffisamment fermé pour fournir une profondeur de champ importante mais pas trop pour éviter la diffraction. Des pellicules à grain fin traitées « aux petits oignons » ou des capteurs « musclés » gavés de pixels sont vivement conseillés. Tout ce qui peut nuire à la netteté de l'image doit être évité, la mise au point doit être irréprochable, l'appareil étant fixé sur un pied rigide pour éviter toute vibration (ne pas oublier dans ce cas de désactiver les systèmes de stabilisation !)... Attention également aux effets pervers de certaines corrections subies dans les appareils par les fichiers numériques. Si toutes ces conditions favorables ne sont pas réunies, alors il faut cadrer au plus juste ou implorer le ciel si l'on croit aux miracles.
En pratique, par une diminution relativement modeste de la distance focale, une légère augmentation de la distance de prise de vue ou une combinaison raisonnable des deux méthodes, on peut augmenter sensiblement la profondeur de champ malgré l'obligation de découper l'image pour retrouver le cadrage idéal. Une perte de surface de 25 à 30 % reste tolérable mais il est fortement déconseillé d'aller au-delà.
Quelques essais suffisent pour comprendre que si la distance focale était un paramètre vraiment pertinent pour agir sur la profondeur de champ, cela se saurait depuis des lustres et nous verrions les photographes changer d'objectif ou agir sur la bague des focales de leurs zooms pour obtenir le résultat souhaité. Or ils ne le font pas, et cela s'explique aisément...
Ceci dit, la plus grande partie des milliards de photographies qui sont prises chaque année dans le monde ne connaîtra jamais le noble destin évoqué ci-dessus. Si elles ne sont pas détruites immédiatement, elles iront encombrer les tiroirs de commodes ou les disques durs. Au mieux, elles seront tirées en petit format, observées sur l'écran d'un ordinateur ou d'un poste de télévision, projetées par un vidéoprojecteur ou pire, affichées en miniature sur un smartphone. Dans ce cas, une très haute définition n'est pas nécessaire ; après tout, les images full HD, 1 920 x 1 080 pixels, sont limitées à 2,074 Mpixels. Pratiquement tous les appareils compacts, hybrides, bridges et a fortiori reflex disponibles depuis le début des années 2000 offrent des définitions très largement supérieures et surdimensionnées pour ces usages ; pour obtenir une grande profondeur de champ, il devient alors légitime de diminuer la focale pour cadrer plus large que nécessaire, puis de découper l'image pour obtenir le cadrage désiré ; il faut alors veiller à ce que la définition de l'image découpée reste suffisante, compte tenu du format d'affichage ou de projection prévu.
Observons cependant que tout travail nécessite en principe des outils adaptés. N'importe quel bon appareil compact numérique ou photophone équipé d'un petit capteur fera aussi bien qu'un reflex haut de gamme, s'il s'agit par exemple de présenter des objets sur un site de vente aux enchères...

## Conséquences de l'inobservation de la distance orthoscopique
### Données générales

Petit rappel : les images d'objets photographiés, telles que nous les observons sur un tirage ou sur un écran, présentent presque toujours des dimensions différentes de celles des objets eux-mêmes : beaucoup plus petites pour des arbres, des bâtiments, des bateaux de croisière... ou beaucoup plus grandes pour des moucherons ou des fourmis. Le résultat final est obtenu en deux temps :
* au moment de la prise de vue, il faut considérer un premier grandissement $g\,$ correspondant au rapport des dimensions de l'image formée sur la surface sensible à celles correspondantes sur le sujet.
* lors de la mise sur papier ou sur écran, le passage de l'image enregistrée à celle observée se fait moyennant un second grandissement $g'$.
Le grandissement final $G\;$ est bien entendu le produit des deux grandissements successifs :
$G=g.g'$
Par exemple, pour un arbre de 11 m de hauteur qui donne, sur le capteur, une image de 7 mm et dont l'image finale mesure 15 cm sur un tirage sur papier, on obtient :
$g={\frac {7}{11\;000}}=0,000\;636$ (attention aux unités !)
$g'={\frac {150}{7}}=21,428\;571$
$G={\frac {7}{11\;000}}\times {\frac {150}{7}}=21,428\;571={\frac {150}{11\;000}}=0,013\;363$
Le 7, qui dépend de la taille du capteur, est éliminé dans l'opération. Que l'image soit obtenue avec un téléphone mobile un une chambre de grand format ne change rien au rapport des dimensions de l'arbre et de son image finale sur papier. En revanche, l'effet du format sur la profondeur de champ est considérable !
Ceci dit, l'image sur papier ou sur écran peut être observée depuis une distance plus ou moins grande. Dans une salle de projection, certains spectateurs sont proches de l'écran et d'autres plus éloignés. Si vous avez lu l'article relatif à la distance orthoscopique, vous savez qu'il est souvent difficile, voire impossible, d'observer une photographie depuis le point de vue « idéal » qui permet de retrouver l'angle de vue et donc la perspective de la scène photographiée.
Prenons pour référence une photographie obtenue avec un objectif dont la focale dite « normale » est égale à la diagonale de la surface sensible (43 mm pour le 24 x 36, 85 mm pour le 6 x 6, etc.). Supposons que cette image n'a pas été recadrée et que nous l'examinons, sur un écran ou sur un tirage, depuis une distance égale à sa propre diagonale. Dans ce cas, les angles de vision et la perspective sont conservés, les formules établies pour la profondeur de champ s'appliquent sans restriction puisque la distance pratique d'observation se confond avec la distance orthoscopique.
Appelons $f_{o}\,$ la « focale normale » correspondant au format de la surface sensible et $D_{o}\,$ la diagonale d'un agrandissement qui conserve les proportions de l'image.Le second grandissement $g'\;$ sera bien sûr :
$g'={\frac {D_{o}}{f_{o}}}$
La focale $f\;$ réellement utilisée lors de la prise de vue peut être exprimée en fonction de la focale normale $f_{o}\,$, la distance orthoscopique $D\;$ variera dans le même rapport en fonction de $D_{o}\,$ :
$f=kf_{o}\qquad \to \qquad D=kD_{o}$
Par analogie avec l'ouverture relative d'un objectif, on pourrait dire que $k\,$ représente la « focale relative » de l'objectif utilisé. En effet, la distance focale considérée seule ne signifie pas grand chose ; 80 mm correspond à un grand angulaire extrême pour un format de 13 x 18 cm (diagonale 23,2 cm, k = 0,36) ou à un objectif de très longue focale pour un appareil numérique doté d'un capteur de 9 x 12 mm (diagonale 15 mm, k = 5,33).
Par ailleurs, la perception que nous avons des détails d'une image est une fonction directe de la distance d'observation : toutes choses égales par ailleurs, si nous nous nous tenons 3 fois plus près d'une image, nous y distinguons des détails trois fois plus fins. Normal, puisque notre limite de perception de la netteté correspond à un angle.

### Application immédiate

Si nous observons une photographie depuis une distance différente de la distance orthoscopique, la netteté perçue et donc la profondeur de champ apparente se trouvent profondément modifiées. Si nous nous éloignons, la netteté semble meilleure et la profondeur de champ plus grande, c'est bien sûr le contraire si nous nous rapprochons.
* Dans le cas d'une photographie faite au téléobjectif, le spectateur se rapproche de l'image et donc perçoit comme flous des détails qui, vus à la distance orthoscopique, apparaîtraient nets. Concrètement, si l'on se place à 50 cm alors qu'il faudrait être à 2,5 m, il faut être 5 fois plus exigeant sur la netteté et donc adopter comme limite angulaire non plus 1/1 500 mais 1/7 500, ce qui change beaucoup de choses. Pour un objectif de focale normale, une bonne qualité optique peut suffire. Pour un téléobjectif, il faut atteindre l'excellence pour que les résultats soient à la hauteur, et la difficulté croît en fait beaucoup plus vite que la focale.
* Avec un objectif grand angulaire, au contraire, l'observateur se tient presque toujours trop loin et les défauts de netteté se font moins sentir. Un grand angulaire médiocre donnera donc assez facilement des photographies flatteuses, au moins dans leur zone centrale, et la profondeur de champ paraîtra augmentée. En effet, en se tenant trois fois trop loin, tout se passe comme si l'on tolérait une limite angulaire de netteté divisée par 3, donc 1/500 au lieu de 1/1 500. Pour autant, nous avons vu qu'un objectif grand angulaire de hautes performances n'est pas un objet facile à fabriquer.
En résumé, lorsque l'observation ne se fait pas à la distance orthoscopique mais à une « distance pratique d'observation » égale à la diagonale du format, la profondeur de champ peut être calculée à l'aide des formules habituelles, à condition de diviser la limite angulaire conventionnelle de netteté par le coefficient $k\,$ :
$\epsilon '={\frac {\epsilon }{k}}$
Par exemple si k = 4 :
$\epsilon '={\frac {1}{1\,500\times 4}}={\frac {1}{6\;000}}$

## Échelles de profondeur de champ

Lorsque l'on fait varier la mise au point d'un appareil photographique, on modifie le tirage de l'objectif, c'est-à-dire la distance p' qui sépare son point nodal image (l'équivalent du centre optique d'une lentille mince) de la surface sensible. Cette variation s'opère par coulissement du porte-objectif ou, le plus souvent, par rotation de l'objectif monté sur une rampe hélicoïdale. C'est cette dernière situation qui nous intéresse ici.
Le tirage minimum est égal à la disance focale f lorsque la mise au point est réglée sur l'infini, puisque dans ce cas l'image se forme dans le plan focal du même nom. Pour les autres distances de mise au point, le tirage augmente, puisque dans les conditions qui nous intéressent on a toujours p' > f, d'une quantité D' = p' - f.
La formule de Newton nous permet alors d'écrire :
$D'={\frac {f^{2}}{p-f}}$
Dans l'immense majorité des cas, les photos sont prises depuis une distance très grande par rapport à la distance focale de l'objectif utilisé et l'on peut négliger la seconde devant la première ; le calcul qui suit n'est donc pas valable dans les cas de la proxiphotographie et de la macrophotographie. Cela donne, p étant la distance de mise au point :
$D'={\frac {f^{2}}{p}}\qquad \to \qquad {\frac {1}{p}}={\frac {D'}{f^{2}}}$
Quand l'objectif est monté sur une rampe hélicoïdale, l'augmentation du tirage sera proportionnelle à l'angle parcouru depuis la position correspondant à la mise au point à l'infini. La formule nous montre que les graduations de mise au point, sauf pour les distances très rapprochées quand elles sont repérées sur la bague, constitue une échelle d'inverses ou échelle homographique.
Pour une distance de mise au point donnée, nous savons que la netteté sera obtenue entre les deux distances a et r qui déterminent la profondeur de champ, telles que :
${\frac {1}{a}}={\frac {1}{p}}+{\frac {1}{h}}\qquad et\qquad {\frac {1}{r}}={\frac {1}{p}}-{\frac {1}{h}}$
Ces formules montrent que la distance de mise au point p, les deux distances a et r et l'hyperfocale h peuvent être représentées très facilement sur la même échelle. Il est donc possible d'utiliser directement les valeurs de l'hyperfocale, pour les différents diaphragmes, de part et d'autre du repère de mise au point. La limite de netteté admise par la plupart des constructeurs est de l'ordre de 1/1 500 ou parfois de 1/2 000.
L'utilisation pratique de ces graduations a déjà été décrite et nous n'y reviendrons pas ici.
* échelles de profondeur de champ sur un objectif à focale variable

## Abaques et tables de profondeur de champ

Les graduations de profondeur de champ ne sont utilisables que si la distance focale est petite devant la distance de mise au point. Si tel n'est pas le cas, la graduation principale n'est plus une échelle homographique et la précision donnée par les repères est de plus en plus médiocre au fur et à mesure que l'on se rapproche du sujet. En macrophotographie, les graduations de profondeur de champ ne sont plus d'aucun secours. Par ailleurs, les graduations de profondeur de champ et même de distance sont souvent absentes, en particulier sur tous les appareils compacts numériques. Il faut alors faire appel à des tables ou à des abaques.
Voici ci-dessous deux abaques correspondant aux cas généraux et à la proxiphotographie (en cliquant on obtient une version haute résolution prête à imprimer). Un abaque spécial pour la macrophotographie est donné dans le chapitre consacré à ce sujet.
Abaque général de profondeur de champ à faible distance pour un objectif de 50 mm et une netteté de 1/1 500 :

## Testeur de profondeur de champ

Avec les appareils reflex modernes, on vise à pleine ouverture, ce qui constitue un élément de confort non négligeable. Lorsque l'on déclenche, le diaphragme se ferme à la valeur présélectionnée puis, après que l'obturateur a fonctionné, il s'ouvre à nouveau en grand.
Le testeur de profondeur de champ permet de fermer manuellement le diaphragme à une valeur donnée. Ce dispositif très simple devrait équiper systématiquement tous les appareils reflex car il est absolument indispensable ; son usage, hélas très mal compris, ne se limite absolument pas à la macrophotographie comme le croient les photographes mal informés. Les idées reçues ont la vie dure !
À vrai dire, en macrophotographie, ce système est très peu pratique, voire inutilisable, car le besoin d'une grande profondeur de champ conduit généralement à utiliser des diaphragmes très fermés, malgré le risque de diffraction. À 11, on voit déjà assez mal sur le dépoli, à 16 ou 22 l'image est si sombre que la netteté ne peut plus être appréciée, sauf peut-être pour des applications particulières en studio ou au laboratoire.
En revanche, dans tous les autres domaines, que l'on photographie un paysage, un modèle, un monument, etc., on a généralement intérêt à se rapprocher des ouvertures moyennes pour bénéficier d'une qualité optique maximale. À 5,6 ou 8, l'image reste suffisamment lumineuse pour que l'on puisse évaluer convenablement l'étendue de la netteté.
La visée à pleine ouverture sur le dépoli montre une image qui présente à une profondeur de champ très faible. Lorsque le sujet principal est en premier plan devant un décor beaucoup plus éloigné, le fond paraît flou mais lorsque le diaphragme se ferme au moment de la prise de vue, l'augmentation de profondeur de champ qui en résulte rend plus ou moins nets des éléments du décor dont la présence sur l'image peut se révéler très gênante. C'est ainsi que l'auteur de cette photo de mouches accouplées a « pris son pied » pendant la prise de vue et s'en est ensuite mordu les doigts.
Avouez que sans le pied, ça prend une toute autre allure ! Et comme la photo est prise cette fois à moins de 3 cm (à main levée, en s'approchant lentement et bien dans l'axe pour ne pas effaroucher les amants), le fond devient plus flou et la scène est mieux mise en valeur.
* Avec le testeur de profondeur de champ, vous pourrez dire : « pas vu, pas pris ! »

## Cas particulier de la macrophotographie

La question est traitée dans le chapitre spécialisé, voir le lien ci-dessous. Plus on s'approche du sujet, toutes choses égales par ailleurs, plus la profondeur de champ devient faible ; la zone de netteté se réduit même comme une peau de chagrin dans le cas de la proxiphotographie (photographie rapprochée) et plus encore de la macrophotographie.

## Dégradation des images et profondeur de champ

Dans tout cet exposé, comme cela a été signalé en temps utile, nous avons considéré seulement les problèmes liés à l'intersection d'un « cône de lumière » par des plans qui ne passent pas par son sommet et nous avons délibérément mis de côté toutes les autres causes qui contribuent à la formation d'une image floue. Comme toujours, à chaque fois que l'on fait des hypothèses, que l'on conçoit un modèle simplifié, on appauvrit la représentation de la réalité et notre étude n'y échappe pas.
En pratique, les images seront toujours plus ou moins dégradées par un flou de bougé, par un objectif de mauvaise qualité ou endommagé, par la diffraction liée à un diaphragme trop fermé, par la granulation d'une pellicule ou la structure pixelisée d'un capteur, par un agrandissement défectueux, etc. Sans entrer ici dans le détail, signalons simplement que ces pertes de netteté supplémentaires ajoutent leurs effets à ceux que nous avons étudiés et provoquent donc une diminution de la profondeur de champ apparente. Il peut même arriver que l'image ne puisse plus être perçue nulle part comme nette et dans ce cas, la notion de profondeur de champ perd l'essentiel de son intérêt.
Cette remarque en appelle une autre : lorsque l'on désire diminuer la profondeur de champ, par exemple dans le cas d'un portrait, il faut ouvrir le diaphragme en grand, ce qui reste un vœu pieux si l'on ne possède qu'un zoom ou un téléobjectif de type « économique ». Il ne faut pas oublier que si la course à la luminosité amène à construire des pièces d'optique aussi lourdes pour le porte-monnaie que pour les épaules, elle se traduit souvent, hélas, par une qualité optique médiocres aux grandes ouvertures. La dépense n'est pas justifiée si le visage du modèle est presque aussi flou que le fond.
Il ne sert à rien qu'un objectif soit très lumineux, s'il n'est pas bon dès la pleine ouverture !
La remarque vaut évidemment aussi pour les reporters sportifs ou les amateurs de photographies d'oiseaux qui cherchent avant tout non pas à diminuer la profondeur de champ, mais à opérer avec une vitesse aussi grande que possible.

## Photographie sans objectif à l'aide d'un sténopé

Un boîtier dépourvu d'objectif mais pourvu d'un petit trou situé face à la surface sensible permet de faire des photographies, pourvu que le sujet et l'appareil ne bougent pas (sauf si l'on souhaite un effet de filé, par exemple en photographiant un torrent), car les temps de pose sont très longs .
La lumière qui traverse le trou vient former une tache sur la surface sensible. Cette tache n'est jamais nette, car la lumière n'est pas focalisée. Si le trou est trop gros, l'image est très floue, pour des raisons géométriques évidentes. S'il est trop petit, le temps de pose devient prohibitif et la diffraction produit de gros dégâts. L'optimum est donné par la formule :
$d=0,036{\sqrt {f}}$
où f est la profondeur de la chambre.
Par exemple, si 400 mm séparent le trou et la surface sensible, d = 0,72 mm.
La profondeur de la chambre est l'équivalent de la focale, de sorte que l'ouverture du "diaphragme" est alors :
${\frac {p}{d}}={\frac {400}{0,72}}=556$, ... ce qui est 10 000 fois moins "ouvert" qu'un objectif réglé à 5,6.
On peut parfois envisager de faire la sieste pendant la pose.
L'image donnée par le sténopé n'est jamais nette, de sorte que la notion de profondeur de champ ne s'applique pas vraiment, ou alors avec une tolérance angulaire énorme par rapport aux usages classiques. En revanche, le flou de l'image est homogène et donne alors l'impression, tant qu'il reste raisonnable, d'une profondeur de champ infinie.
Il est important, pour que l'image ne soit pas inutilement dégradée dès le départ, que le trou ait des bords aussi nets que possible. Comme il est très difficile de percer une feuille de métal sans faire de bavures, mieux vaut « construire » un trou : on plante une épingle du diamètre voulu dans une plaque de polystyrène, de liège, etc... et on assemble autour d'elle, avec de la colle, huit fragments de lame de rasoir. Une fois la colle durcie, on retire l'épingle et on obtient un trou octogonal avec des bords nets, ce qui est essentiel.

## Profondeur de champ et traitement informatique des images

Entre le signal délivré par le capteur de l'appareil photographique et l'image définitive observée sur écran ou sur papier, il peut y avoir des différences très sensibles.
* Dans beaucoup d'appareils numériques, le signal fourni par le capteur est traité de façon à augmenter la netteté apparente. Ce traitement est parfois optionnel ou le plus souvent automatique, en particulier sur les appareils compacts. Cette augmentation de la netteté n'est pas sans inconvénients, et elle a pour effet d'augmenter la profondeur de champ apparente.
* Les logiciels de traitement d'images peuvent également jouer un rôle. S'ils sont évidemment incapables d'inventer des détails qui n'auraient pas été enregistrés lors de la prise de vue, en revanche ils peuvent très facilement rendre flous des éléments indésirables ou simplement diminuer la netteté de l'arrière-plan. Il en résulte une diminution apparente de la profondeur de champ globale mais l'utilisation de ces méthodes peut être plus subtile. Si le sujet principal, un personnage par exemple, présente un certain relief mais n'est pas très éloigné d'un arrière-plan gênant, on peut malgré tout fermer beaucoup le diaphragme pour obtenir une profondeur de champ importante. Le personnage sera net partout, mais le fond aussi ; on le rend flou, et le tour est joué.

## Profondeur de champ et empilement d'images (focus stacking)

Si l'on prend une série de photographies d'un même sujet, depuis un point de vue donné, en changeant à chaque fois la mise au point, on constate fort logiquement que les zones nettes se déplacent en passant de chaque photographie à la suivante. En même temps, les images grandissent légèrement au fur et à mesure que la distance de mise au point diminue.
Au lieu de manœuvrer la bague de mise au point, on peut aussi effectuer des prises de vues successives en avançant ou reculant l'appareil. L'opération est un peu plus lente et compliquée mais l'avantage est que le grandissement ne varie pas d'une vue à l'autre.
* en montant l'appareil sur un rail on peut le faire coulisser pour obtenir plusieurs images successives sans changer la mise au point.
* Installation pour la macrophotographie d'insectes
Dans tous les cas, les logiciels qui permettent l'assemblage commencent par réaliser un « recalage » des images et si nécessaire une remise à l'échelle.
Il ne faut pas hésiter à ouvrir les photographies ci-dessous pour bien voir les différences. Sur aucune d'entre elles, la fleur n'est parfaitement nette en tous points :
| 1 | 2 |
| 3 | 4 |
| 5 | 6 |
Le logiciel gratuit CombineZP est capable de choisir les zones nettes de chacune de ces photos et de les combiner pour donner une image de synthèse présentant une profondeur de champ énorme :
Cette image, que l'on pourra encore agrandir un peu, appelle plusieurs remarques :
* Le logiciel a tenu compte des différences de taille des images,
* Les photographies ont été faites à main levée, l'appareil effectuant une rafale pendant la rotation de la bague de mise au point. Le logiciel a tenu compte des petits déplacements latéraux qui se sont produits pendant la prise de vue.
* Il ne faut évidemment pas que le sujet se déplace notablement pendant la prise de vues. Cependant, on note ici la présence d'un insecte qui s'est déplacé pendant la rafale et dont une seule image était nette. Sur l'image synthétisée ne reste que cette image nette, les autres ayant purement et simplement disparu.
* La synthèse étant souvent impossible à réaliser sur les bords de l'image, ceux-ci sont généralement porteurs de zones plus ou moins perturbées, comme on le voit ici surtout sur la partie droite. Il suffit évidemment de rogner les bords pour obtenir l'image définitive,
* Enfin et surtout, il est possible de maîtriser l'étendue de la profondeur de champ par un choix judicieux des images extrêmes. Ici on a choisi de laisser le fond légèrement flou pour une meilleure mise en valeur de la fleur, mais il aurait été très facile d'étendre l'amplitude de la variation de mise au point pour qu'il soit net également.
Voici maintenant l'image d'un Pou de l'homme Pediculus humanus capitis mâle résultant d'un assemblage de 57 photos obtenues à l'aide d'un objectif de microscope Nikon :

### Exemples d'images en focus stacking

Quelques images créées avec cette méthode et prises avec un Nikon Coolpix P7100 (appareil photo numérique compact expert), lui-même équipé de la bonnette macro Raynox DCR-250 :
* Tête d'un caligo (Caligo sp.) vu au Jardin des papillons, à Hunawihr (France)
* Lépidoptère (Nymphalidae sp.) vu au Jardin des papillons, à Hunawihr (France).
* Graines de pavot
* Graines de rose trémière
Quelques images créées avec cette méthode et prises avec un Nikon Coolpix P7100 (appareil photo numérique compact expert), lui-même équipé de la bonnette macro Raynox MSN-505 :
* Aile d'un lépidoptère (Lepidoptera sp.) vu au Jardin des papillons, à Hunawihr (France)
* Œil d'un caligo (Caligo sp.) vu au Jardin des papillons, à Hunawihr (France)
* Poivre de muraille
* Fleur d'asteracée (Asteraceae sp.)
Quelques images créées avec cette méthode et prises avec un Nikon D300 équipé d'un objectif macro :
* Trou.
* Rebutia minuscula
* Fleur d'une plante de la famille des asteraceae
* Fleur d'une plante de la famille des asteraceae
Quelques images créées avec cette méthode et prises avec un Nikon D300 équipé d'un objectif macro, lui-même équipé de la bonnette macro Raynox DCR-250 :
* Fleur d'astéracée (Asteraceae sp.)
* Étamines
* Étamines
* Sel de cuisine aromatisé

### Tutoriel de mise en œuvre
#### Avec CombineZP :

* installer le programme téléchargé à partir d'ici
* cliquer sur NEW puis sélectionner toutes les images composant le sujet à restituer entièrement net puis cliquer sur Ouvrir
* une fois celles-ci ouvertes dans CombineZP, sélectionner dans le menu déroulant Align and Balance Used Frames (Quick) puis cliquer sur GO
* une fois la commande précédente terminée, sélectionner dans le menu déroulant Align and Balance Used Frames (Thorough) puis cliquer sur GO
* une fois la commande précédente terminée, sélectionner dans le menu déroulant Pyramid Weighted Average puis cliquer sur GO
* une fois la commande précédente terminée, cliquer sur le bouton situé juste à droite de GO (le bouton appelé Shrink/Expand Active Rectangle) puis cliquer sur SAVE, indiquer une qualité de 100 puis sur OK
* pour fermer le programme, cliquer sur la croix en haut à droite puis à la question Did you wish..., cliquer sur Non (même si vous avez sauvegardé l'image)

## Voir aussi
### Liens externes

* (anglais) Outil permettant de calculer la profondeur de champ Attention ! Sur ce site les distances sont comptées à partir du plan du film et pas à partir du point nodal avant de l'objectif. Cela n'a guère d'importance pour les sujets éloignés mais les résultats sont sujets à caution dans le cas de la macrophotographie.
* Wikimedia Commons propose des documents multimédia sur profondeur de champ.
* Netteté des images photographiques
* Généralités (A)
* Pouvoir séparateur des objectifs (B)
* Fonction de transfert de modulation (B)
* Les émulsions et la reproduction des détails (BC)
* Netteté des images numériques (AB)
* L'œil et la perception de la netteté (B)
* Profondeur de champ (B)
* Importance des conditions d'observation des photographies
* Questions générales et intérêt esthétique
* Considérations théoriques
* Considérations pratiques
* Le « bokeh » (B)
* Le flou de bougé
* Systèmes de stabilisation (B)