Sommaire


La profondeur de champ

La profondeur de champ est l'un de ces mots "magiques" qui font trembler le débutant et se gargariser le photographe chevronné. Dans les deux cas, on se demande bien pourquoi car c'est une notion plutôt simple si l'on s'en tient aux aspects pratiques (pour les fanas de théorie, voir en fin d'article).


La profondeur de champ est la zone de netteté devant et derrière le sujet sur lequel est faite la mise au point. Elle dépend:
  • De l'ouverture du diaphragme
    Plus le diaphragme est ouvert (2.8, 4), plus la profondeur de champ est faible


  • De la focale de l'objectif
    Plus la focale est longue (100, 200 mm), plus la profondeur de champ est faible


  • De la distance du sujet
    Plus le sujet est proche, plus la profondeur de champ est faible

La profondeur de champ se répartit pour 1/3 à l'avant du sujet et 2/3 à l'arrière : le premier plan sera plus flou que l'arrière-plan (sauf en macrophotographie où elle est à peu près égale à l'avant et à l'arrière). Ainsi, si l'on veut que le premier plan et le sujet principal soient nets, on aura intérêt à faire la mise au point entre les deux plans plutôt que sur le sujet principal.

Dans l'exemple ci-dessous, la mise au point a été faite sur le garçon du mileu, situé à 2,10 m de l'appareil (objectif de 50 mm).


Prof. Champ 1a   Prof. Champ 1b
f:2 - p.d.c.= 30 cm  f:16 - p.d.c.= 2,40 m
Prof. Champ 2a   Prof. Champ 2b
 
Maîtriser la profondeur de champ


On observe souvent, notamment pour les portraits et la macrophotographie, que la profondeur de champ est plus grande que ne l'aurait souhaité le photographe. Il semble que ce soit dû à deux facteurs  : la crainte du flou et la visée à pleine ouverture. [Voir aussi la fiche technique "Exposition"]

La crainte du flou
Soucieux que sa photo soit nette, le photographe a tendance à choisir une ouverture relativement petite (f/8, par exemple) pour avoir "assez" de profondeur de champ et profiter des meilleures performances optiques de l'objectif. C'est une bonne idée, a priori, à condition que cela n'ait pas pour effet de "noyer" le sujet principal dans les autres composants de l'image ou de faire apparaître des éléments indésirables en arrière-plan ou au premier plan.

Sur les exemples ci-dessus, si l'on veut que le garçon en deuxième position soit le sujet principal de l'image, on voit bien qu'il faut opter pour une profondeur de champ minimale, donc une grande ouverture, afin qu'il se détache bien.

La visée à pleine ouverture
Sur les appareils reflex modernes, la visée se fait toujours à pleine ouverture, le diaphragme se réglant automatiquement à l'ouverture sélectionnée juste au moment de la prise de vue.
Le revers de la médaille de ce confort de visée est que le photographe ne voit pas à quoi ressemblera l'image finale en ce qui concerne la profondeur de champ. Il a même l'impression que son sujet est parfaitement mis en valeur puisque tous les éléments situés devant et derrière sont flous - en effet, l'image qu'il observe dans le viseur a la profondeur de champ la plus faible puisque le diaphragme est à l'ouverture maximale. D'où les nombreuses déceptions à l'examen des images et les "mais ce n'est pas ce que je voyais dans le viseur" que l'on entend souvent

Testeur prof. champ Certains appareils, malheureusement pas tous, disposent d'un testeur de profondeur de champ. Il s'agit soit d'un bouton, soit d'une fonction accessible par menu; un petit coup d'œil dans le mode d'emploi vous renseignera. Cette fonction est capitale et tout photographe amateur soucieux de photographie un tant soit peu créative, ou simplement maîtrisée, devrait s'assurer que l'appareil de ses rêves dispose bien d'un testeur. Ce système ferme le diaphragme à l'ouverture qui sera celle de la prise de vue, ce qui permet de contrôler visuellement ce que sera la zone de netteté.

Ne vous alarmez pas si l'image s'assombrit, éventuellement fortement; c'est normal puisque l'ouverture est alors celle de prise de vue. Même si l'image devient très sombre, on arrive néanmoins à voir si des éléments "gênants" deviennent trop nets. Naturellement, vous ne devez pas rectifier les réglages d'exposition ni déclencher pendant la phase de test de la profondeur de champ.

Si votre appareil ne dispose pas de testeur de profondeur de champ, vous devriez utiliser l'échelle de profondeur de champ gravée sur l'objectif. Bien qu'elle ne soit pas d'une très grande précision, elle est d'une grande utilité.
Malheureusement encore, cette échelle est absente de la plupart des zooms et de beaucoup d'objectifs. On peut toujours recourir aux tables imprimées de profondeur de champ, normalement fournies avec l'objectif, mais reconnaissons que ce n'est pas ce qu'il y a de plus pratique...

Ech. prof. champ Nikon35 Ech. prof. champ Leica90 Ech. prof. champ Nikon180


Les trois photos ci-dessus illustrent bien la variation de profondeur de champ en fonction de la focale. Les trois objectifs sont mis au point sur 2 m et le diaphragme est réglé sur f/22.
A gauche, avec un grand-angulaire (35 mm) la profondeur de champ va de 1 m à l'infini. Au centre, avec un petit télé-objectif (90 mm) la profondeur de champ s'étend d'environ 1,75 m à 2,5 m. A droite, avec un téléobjectif de 180 mm, également réglé sur 2 m et sur f/22, la profondeur de champ n'est pas mesurable avec précision au moyen de l'échelle de profondeur de champ; en revanche, la table de profondeur de champ nous donne une zone de netteté allant de 1,92 m à 2,08 m.




Pour les fanas de théorie

Je reproduis ci-dessous un texte de Chenz extrait du livre "La Photo"
publié aux Editions Denoël et malheureusement épuisé.
Accrochez-vous !


L'image A' d'un point A situé à l'infini n'est un point, donc une restitution fidèle de l'objet, qu'au plan focal image lui-même. Si l'on fait la construction dans l'espace de tous les rayons issus du point A venant converger en A', on voit que ceux-ci forment un cône dont la base est la pupille de l'objectif, et dont le sommet est le point A' lui-même, dans le plan focal image. Ce cône, qui convergeait en A', continue, bien sûr, passé A', et ce, en divergeant.

Un écran placé exactement en A' montrera donc l'image d'un point. Placé en dehors du plan focal image, il donnera de A une image qui ne sera plus ponctuelle, mais qui sera une tache plus ou moins circulaire, en fait elliptique, dont le diamètre sera d'autant plus grand que l'on sera plus éloigné du plan focal image. Celui-ci sera dénommé pour la circonstance plan de netteté ou plan de mise au point.

Le raisonnement demeure le même si le point A n'est pas à l'infini, il existe pour lui un nouveau plan de mise au point, dont la distance au centre optique est donnée par la relation de Descartes. Les possibilités de résolution des surfaces sensibles, ainsi que les exigences de l'observateur permettent d'envisager la constitution d'une image utilisable non plus dans le seul plan de netteté, mais dans un certain volume, où l'image de A ne sera plus représentée par un point, mais par une tache dont le diamètre n'excède pas une certaine valeur, que l'on appelle tolérance de netteté ou cercle de diffusion (ndlr : que l'on appelle plutôt maintenant cercle de confusion)

En général, l'utilisation du plan focal image est parfaitement définie par le plan de la surface sensible, alors que le plan objet n'existe que dans des cas limites de reproduction de documents, et est en général un volume. Les points situés dans ce volume seront donc à des distances très différentes du centre optique, et vont donner des images nettes à l'intérieur d'un volume image.

Nous admettrons comme image nette toute image projetée sur un plan dans ce volume image, dont le diamètre correspondant à l'image d'un point se situe à une valeur inférieure à celle de la tolérance de netteté. Pour un plan focal image, il n'y a donc plus seulement un plan focal objet, mais un volume focal objet, défini par deux plans de mise au point, l'image d'un point sur chacun de ces plans donnant une tache dont le diamètre est égal à la tolérance de netteté.

Plus le cône image est ouvert et plus cette tolérance de netteté sera atteinte rapidement avec la variation du point objet. Si l'on appelle profondeur de champ la distance séparant les deux plans limites du volume image, on voit que cette profondeur de champ sera d'autant plus grande que la base du cône image sera plus petite, donc que le diaphragme sera plus fermé. Puisque nous avons une tolérance dans la position des points objet par rapport à l'objectif, nous pouvons envisager, pour un plan objet défini, une tolérance identique dans la position des points image qui en sont issus. La distance séparant les deux plans limites à l'intérieur du volume image acceptable, que nous définirons comme le volume où chaque point du plan objet est représenté par des taches de diamètre inférieur à la tolérance de netteté, est appelée profondeur de foyer.

Un cas particulier de la profondeur de champ est celui où le plan limite du volume utilisable est situé à l'infini. Le plan limite le plus rapproché de l'objectif, pour lequel nous aurons des images de netteté acceptables, est dit plan hyperfocal, et l'on appelle hyperfocale la distance de ce plan à l'objectif. Tous les points situés à l'intérieur d'un volume allant de l'hyperfocale à l'infini donneront donc une image de netteté acceptable. C'est le principe utilisé sur les appareils à mise au point fixe, cette mise au point étant réglée sur l'hyperfocale.

Soit H la distance hyperfocale d'un objectif de focale f et d'ouverture n, pour une tolérance de netteté k :
H = f2 / kn
Connaissant la distance hyperfocale, on peut calculer la profondeur de champ correspondant à une distance de mise au point D :
D' = HD / H-D     D'' = HD / H+D

Les valeurs D' et D'' indiquent les distances des plans limites du volume objet donnant une image acceptable. Les distances de ces plans sont indiquées par des procédés divers tant sur les objectifs eux-mêmes que sur des tables spéciales. La valeur de la tolérance de netteté k varie évidemment avec le but poursuivi et le format de l'image, de 0,1 mm pour un 9x12 à 0,03 mm pour les petits formats. Ces valeurs sont continuellement remises en cause par le progrès technique en matière de surfaces sensibles. Des formules précédentes, on peut retenir que la profondeur de champ est d'autant plus grande que la focale de l'objectif est plus courte, et le diaphragme plus fermé.

Illustration Chenz


Sommaire