[Technique] Hyperfocale, un mythe ?
L’hyperfocale est la distance à laquelle on considère que l’image est nette de la moitié de cette distance à l’infini. Elle s’applique donc principalement au paysage, mais par extension à d’autres sujets. En grand-angle, on conseille habituellement de prendre toutes ses photos à l’hyperfocale. Conseil que j’ai suivi longtemps. Du jour où j’ai abandonné ce satané conseil, j’ai fait… des photos nettes ! Comment est-ce possible ?
Tout d’abord, on ne confondra pas une mise au point fixe sur une distance moyenne, technique couramment utilisée en reportage, avec la vraie hyperfocale qui permet d’avoir le net jusqu’à l’infini. L’hyperfocale est une utilisation supposée judicieuse de la profondeur de champ. On considère habituellement la profondeur de champ comme la zone nette : il faudrait dire à-peu-près nette, car il s’agit d’une tolérance. Or la tolérance au flou a nettement diminué depuis l’invasion numérique et d’une manière plus générale avec les progrès techniques. Ainsi, j’ai récupéré récemment des milliers de diapos de fleurs que j’avais faites pour constituer un herbier photo d’une fac. Les photos datent de 1978… J’ai tout mis à la poubelle. Selon nos critères actuels aucune n’est nette alors qu’à l’époque elles faisaient l’admiration de mes collègues.
Autrement dit, l’hyperfocale est l’à-peu-près net qu’on accepte. Or dans un paysage il y a par exemple des crêtes, situées à l’infini. Tout le monde en a fait l’expérience : une crête à-peu-près nette est carrément floue. Cela tient aux propriétés de l'œil, qui surévalue beaucoup les lignes dans son appréciation de la netteté. Hélas, des lignes en paysage, il y en a beaucoup : outre les crêtes, les routes, les herbes, les troncs d’arbres, le bord des feuilles.
J’en ai tiré les conclusions suivantes : en paysage, je fais le point sur une ligne appartenant à une partie significative du sujet. Par exemple sur une crête, si possible parmi les plus proches. Ainsi on ne perd pas tout le potentiel de profondeur de champ car les lointains derrière cette crête restent suffisamment nets. Si le premier plan est important (cas fréquent avec un grand-angle), je fais le point sur la partie la plus significative du premier plan, et tant pis pour le fond.
Vous allez me dire : c’est absurde, en faisant la mise au point en avant de la crête, on utiliserait au mieux la profondeur de champ. Oui, en théorie. En pratique et comme on l’a vu, la crête risque de ne pas être suffisamment nette pour la surévaluation qu’en fait l'œil. En outre, il est plus agréable d’avoir un flou décroissant et progressif jusqu’à la netteté maximale à la crête, plutôt que d’avoir une décroissance de netteté depuis un point sans intérêt jusqu’à la crête. De même, si on fait le point sur le premier plan, que l’infini bascule dans le flou gêne moins que l’absence de netteté généralisée donnée par l’hyperfocale.
Il s’agit là d’impressions de terrain. Avant de remettre en cause la règle, est-ce que le calcul permet de prouver ces impressions ? Eh bien oui, grâce aux courbes bien connues de chelmimage sur les forums.
Rappelons tout d’abord que la notion d’hyperfocale, fondée sur la profondeur de champ, dépend donc du cercle de confusion, cercle d’une taille telle que l'œil ne distingue pas deux points à l’intérieur. Le cercle de confusion est variable selon l’exigence. Un œil aiguisé sera plus exigeant qu’un œil peu discriminant. La distance d’observation de la photo joue évidemment un grand rôle.
Bref, en argentique on prend habituellement 0,03 mm pour le cercle de confusion, et en numérique 0,02. Au vu de notre démonstration ci-dessus, et de la surévaluation des lignes dans l’impression de netteté, ces valeurs sont trop optimistes (bien des photographes les estiment même fantaisistes ou valables pour le siècle dernier). De plus, la plupart des gens regardent les photos plus près que la « distance règlementaire », estimée à 30 cm pour un 10x15 et, pour simplifier, la somme des deux côtés : soit 1 mètre pour un 40x60. Notons au passage que plus une photo est nette et plus on a tendance à la regarder de près. Enfin, l’accentuation augmente certainement la différence entre le net et le flou, diminuant encore un peu la profondeur de champ.
Pour résumer, chelmimage démontre qu’utiliser l’hyperfocale revient à admettre une résolution équivalente à 1,4 Mpx à l’infini soit grosso modo un dixième de la capacité du capteur ! Écoutons-le :
« Je me suis pris à réfléchir sur la transposition d’une notion analogique dans le domaine numérique, cercle de confusion et profondeur de champ, ainsi que sa représentation qui me parlait plus qu’une formule seule.
Tant que le cercle de confusion reste inscrit dans un pixel, il n’y a pas de perte de résolution. Cette approximation correspond à une approche statistique du problème compte tenu du nombre de pixels. Comme pour l’argentique la limite du cercle de confusion est donnée empiriquement à 1/1730e de diagonale (soit 0,024 mm), on peut calculer que ça correspond à un capteur ayant environ 1,4 Mpx, quelle que soit la dimension du capteur. Donc en fonction de la dimension du cercle de confusion à une distance donnée de la mise au point parfaite on peut établir une équivalence avec un nombre de Mpx. C’est ce que je représente sur les courbes suivantes, logarithmiques dans les 2 échelles.
Publié avec l'autorisation de Chelmimage. Clic pour agrandir à 800 pixels (sur galerie Arana)
Je les ai faites pour 4 dimensions classiques de capteur. J’ai choisi une focale de 85 mm à f : 2,8. Les courbes sont tracées pour une mise au point à l’hyperfocale dans chaque cas. On voit que la résolution est maximale autour de la mise au point, ensuite vers l’arrière elle chute tout en restant toujours supérieure aux 1,4 Mpix figurés par la ligne horizontale rouge. La valeur max correspond à la résolution de l’appareil affectée d’un coefficient 1,5 pour tenir compte de la perte engendrée par la matrice de Bayer.
On voit donc que l’utilisation de l’hyperfocale sous entend une perte de résolution assez forte vers l’infini. Lorsqu’on descend en dessous des zones de netteté, ces courbes donnent également une idée du niveau de flou existant, et permettent une comparaison quantitative, mais pas qualitative (le bokeh). Par exemple sur les courbes ci-jointes les niveaux de flou recherchés se situent pratiquement au plus bas de celles-ci.
En fait le démarrage de ma réflexion vient du fait que certains disaient que le flou venait plus brutalement en numérique qu’en argentique. Peut être que ça se produit au moment ou on passe de la zone du plateau à une zone ou la courbe plonge. La réalité physique n’est sûrement pas aussi accentuée que la théorie de ces courbes, mais comme avec le numérique les moyens d’analyse sont plus puissants, c’est peut-être ce qu’on observe.
Ne serait-il pas logique de prendre pour valeur du cercle de confusion la taille du pixel ? Et bien c’est simple, sur mes graphiques cette zone correspond au plateau supérieur des courbes. Dès que la courbe redescend c’est que le cercle de confusion devient plus grand que le pixel et il y a une diminution de la résolution effective bien que le nombre de pixels ne change pas. Sur les graphiques seules les graduations 1 et 10 sont bien repérées mais on pourrait aussi bien en tirer une profondeur de champ à 3, 4, ou 5 Mpx sur les graduations intermédiaires.
Mettre une valeur différente au cercle de confusion ne change pas les courbes qui sont les éléments les plus intéressants. C’est seulement la hauteur de la droite horizontale (dont l’intersection avec les courbes détermine la profondeur de champ) qui change. La droite est toujours au niveau 1,4 Mpx quel que soit le capteur.
Notes techniques :
1- Je néglige la distance entre plan capteur et lentille, faible par rapport à la distance du sujet. La profondeur de champ varie peu que l’on en tienne compte ou pas. À noter que pour les distances inférieures à 1 m la formule est légèrement différente (plus complète).
2-Pour la résolution max que j’attribue aux divers formats, on voit qu’en général les résolutions max en longueur et en largeur divisent environ par 1,5 la résolution totale de l’appareil (capteur). Certains sont meilleurs que d’autres, mais je n’en tiens pas compte dans la représentation du plateau haut des courbes. Il faut bien voir que je cherche à faire une modélisation qui cerne le phénomène et en permette la compréhension. »
Suite à vos questions et demandes, chelmimage a fait une courbe avec un 24 mm. On voit que le comportement est globalement le même mais que le plateau (zone vraiment nette) est plus large.
Publié avec l'autorisation de Chelmimage. Clic pour agrandir à 800 pixels (sur galerie Arana)
Un grand merci à Chelmimage de démontrer graphiquement ce que nous étions nombreux à pressentir ! À vous de commenter, maintenant…
Lire aussi : Profondeur de champ : enfin une base fiable ?
Merci de vos commentaires, sugggestions, essais
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30 Mai 2008 à 18:38 dans
- TECHNIQUE, COMPOSITION
Dès qu'il s'agit de graphiques ou de démonstrations mathématiques, je décroche immédiatement.
J'ai néanmoins mon point de vue sur la question : cela fait bien longtemps que je n'essaie plus d'avoir le beurre et l'argent du beurre, surtout pas avec un capteur de format confortable.
A mon avis, si on veut un maximum de PDC, il vaut mieux utiliser les extrêmes :
- un compact avec un équivalent 28 mm, puis doper tout ça en post-traitement,
- une chambre avec bascule.
Sinon, vive la PO et le flou tout autour du point de MAP !
D'accord avec toi pour dire qu'à nos yeux d'aujourd'hui, les images d'antant ne sont pas nettes. Elle ne méritent néanmoins pas toutes la poubelle n'est ce pas ?
Posté par Jérôme Delfosse — 30 Mai 2008, 19:53
Je ne suis pas non plus fan des chiffres, mais là ce sont plutôt des courbes, et surtout je trouve intéressant de démontrer mathématiquement ce qu'on pressentait et qui est encore largement tabou, non ?
En tout cas, tu as bien raison, vive le flou ! Et ça permet même en paysage d'explorer des diaphs dont on n'a pas l'habitude.
Pour la poubelle, toutes mes photos d'avant 2000 y sont passées, mais il faut dire que c'est la date à laquelle j'ai eu une démarche d'auteur. Avant, je me comportais en dilettante et l'approximatif me convenait…
Posté par Didier Vereeck — 30 Mai 2008, 20:30
Salut Didier
En passant faisant des photos de nuit en argentique, je les construit toujours à pleine ouverture, tout simplement pour éviter les reflets en étoiles des sources lumineuses : map sur l'infini, PO et pieds.
Dans ce cas, vu le "peu" de lumière disponible, le problème de netteté se pose très peu au final.
Par ailleurs, les adeptes du zone-system ne préconisent pas d'utiliser de fortes fermetures de diaphragme non plus pour avoir le maximum de netteté.
Les petits capteurs atténuent la progressivité des flou, (les transitions net flou sont très brutales), mais autant c'est peu visible entre "Fx" et Aps-c, autant avec des formats plus grand un problème de map et d'ouverture se voit tout de suite. L'allusion de Jérôme à la chambre VS le compact l'illustre en pratique. (en gros hein ?)
Enfin je ne suis pas trop d'accord avec le terme pixel que tu utilises je parlerais plutôt de photosites ou de puits à photons qui composent le capteur.
Amitiés, Stéphane
Posté par Oud's — 30 Mai 2008, 21:15
Merci de ta contribution Stéphane. Il est vrai que je parlais uniquement du 24x36 et Aps-C, pas de formats plus petits ou plus grands. Il n'en reste pas moins, comme tu le soulignes, qu'il faut choisir entre "rien de vraiment net" et "du net, et le reste plus ou moins flou".
Pour le débat pixel/photosites, je ne suis pas compétent, il faudrait demander à chelmimage !
Posté par Didier Vereeck — 31 Mai 2008, 09:28
L'article confirme ce que m'avaient montré quelques essais à mes débuts en photo : l'hyperfocale n'était pas une technique adaptée à mes besoin et mes goûts en paysage...elle est assez consommatrice de lumière (pour fermer à f/8 ou f/11, en diapo 50 ou 100ISO ; sachant que je n'utilise jamais de pied...).
J'ai toujours pris le parti de fonctionner à l'ouverture optimale pour la qualité optique (f/4 ou f/5.6 pour mes focales fixes) et en faisant la mise au point sur le sujet principal. Souvent des sommets à l'infini, le premier plan se retrouve légèrement flou s'il est éloigné, franchement flou s'il est proche. Quand le premier plan est important ce sont les sommets qui se retrouvent flous.
Mais je pense qu'en ayant un point "fort" franchement net, le léger flou sur les autres sujets est bien moins génant que l'impression que rien n'est vraiment net..
Posté par GLaG — 31 Mai 2008, 23:16
Merci de ton commentaire Guillaume, d'autant plus intéressant que le moins qu'on puisse dire, c'est que tes photos sont nettes, et que tu y attaches beaucoup d'importance.
C'est entre autres en les regardant que je me suis aperçu que les miennes (j'utilisais beaucoup l'hyperfocale) ne l'étaient pas assez. J'avais déjà pris pas mal de sécurité par rapport à l'hyperfocale (f/11 au lieu de f:8, puis f/16) et puis je me suis aperçu qu'en fermant je perdais beaucoup en piqué sans gagner tellement en netteté. Bref, cela pourrait faire l'objet d'un autre article sur la mise au point en paysage.
Et dans ton cas, le besoin de netteté sur les lignes (crêtes etc.) est d'autant plus important que tu accentues beaucoup. Accentuer sur de l'à-peu-près net ne donne rien d'autre que de la bouillie de pixels !
Posté par Didier Vereeck — 01 Juin 2008, 10:53
(désolé pour les nombreuses fautes d'orthographe dans le commentaire ci-dessus...!!)
En particulier, un outil proposé par Canon sur tous ses boitiers AF, plutôt que de m'être utile, m'a fait me rendre compte de cette importante d'une mise-au-point précise : le mode A-DEP qui demande de faire la mise au point sur les deux sujets extrèmes qui doivent être net, puis calcule la mise-au-point (entre les 2) et l'ouverture optimales pour assurer, si la lumière le permet, une zone de netteté large. C'est sans doute un outil formidable pour certains, mais avec mes critères en paysage (et en proxi-photo aussi) je n'ai jamais rien obtenu de convaincant..
Sinon effectivement, l'accentuation idéalement ne devrait être appliquée que sur les zones déjà nettes...mais ce n'est envisageable (avec des calques, des masques, ... et du temps) que pour les images qui doivent vraiment être parfaites !
Posté par GLaG — 01 Juin 2008, 15:31
Au sujet du mode dep de Canon, je l'ai connu aussi (je fus Canon pendant assez longtemps). Et pas convaincu non plus. Je dirais même que c'était désastreux. J'avais conclu à l'inefficacité du dispositif. mais au vu des courbes de chelmimage et de tes commentaires, Guillaume, je comprends que le dispositif était tout simplement fondé sur le cercle de confusion de 0,003, ce qui est un désastre !
Au sujet de l'accentuation, peut-être ne fait-elle tout simplement que mimer le fonctionnement de l'œil : renforcer la netteté des lignes (au détriment du reste).
Posté par Didier Vereeck — 01 Juin 2008, 15:40
Pour une photo dont le sujet est statique comme un paysage plusieurs prises de vue avec des mises au point sur les différents plans sont possibles. Un assemblage avec Photoshop ou CombineZM et vous obtenez une photo nette la ou vous le voulez.
Posté par Denis LAMBLIN — 31 Aou 2008, 12:11
Je suis bien d'accord mais reste à savoir si on a envie de le faire.
Personnellement je n'aime pas pour diverses raisons, l'une d'elle étant que je n'aime pas multiplier les mêmes vues d'un même sujet. J'aurais également l'impression de trafiquer.
En plus, je ne suis pas un fana de la netteté : je préfère un dégradé de flou. À mon sens un paysage trop net paraît artificiel, car l'œil ne voit pas tout net et le cerveau intègre une image qui mélange le net et le flou.
Posté par Didier Vereeck — 31 Aou 2008, 17:31