14 juin 2022

Calculateur d’hyperfocale et de profondeur de champ

Par Gaëtan Berthouly

14 juin 2022


Dans cet article ressource je vous mets à disposition un calculateur d’hyperfocale ainsi qu’un calculateur de profondeur de champ. On va aussi voir en détail le calcul de la profondeur de champ et le calcul de la distance hyperfocale !

Allez en avant Guingamp !

Calculateur de la distance hyperfocale et de la profondeur de champ


Comment se servir du calculateur ?

Le calculateur se divise en 2 grandes parties :

  1. le calculateur de la distance hyperfocale
  2. le calculateur de la profondeur de champ (avec le premier et dernier plan net)

1-Calculer sa distance hyperfocale

Supposons que vous voulez connaître la distance hyperfocale d’un appareil photo 24×36 (« plein format ») avec un objectif de 18-55 mm réglé à 50 et une ouverture réglée à f/16 :

  1. Vous devez d’abord indiqué à quelle distance focale vous êtes réglé au niveau de votre objectif. Par exemple, si vous avec un objectif 18-55 mm et que vous êtes réglé sur 50 mm, dans ce cas vous rentrez « 50 » dans ce premier champ.
  2. Enfin vous sélectionnez le type de capteur de votre boîtier numérique. Par exemple un 24×36. Si vous ne le connaissez pas le capteur de votre boîtier, tapez simplement dans Google « type de capteur [nom de votre appareil photo] ».
  3. Ensuite vous devez indiquer l’ouverture sur laquelle vous êtes réglé. Vous avez simplement à cliquer sur le menu déroulant et sélectionner votre ouverture actuelle. Par exemple « f/16 ».

Cercle de confusion

Il n’est pas nécessaire de toucher la partie « cercle de confusion ».

Une fois tous ces champs remplis, la distance hyperfocale se calcule automatiquement en mètres, dans notre exemple elle sera de 5,47 m, le ratio focal sera de 16 et la limite proche de l’hyperfocale sera de 2,74 m

Ainsi, si vous faîtes la mise au point à 5,47m, vous maximiserez votre profondeur de champ.

Si on rentre « 5.47 » dans mise au point, on obtient une profondeur de champ de 598.67m, qu’on peut considérer comme étant infini. Cette zone de netteté acceptable commencera à 2,75 m (lire le champ « premier plan d’une netteté acceptable).

2-Calculer sa profondeur de champ

Remarque

Pour pouvoir calculer la profondeur de champ, vous devez absolument avoir calculé votre distance hyperfocale avant.

Vous avez simplement à rajouter en plus des informations précédents, la distance de mise au point (c’est-à-dire la distance à laquelle est votre sujet par rapport à votre appareil photo).

À partir de là :

  • la distance du premier plan d’une netteté acceptable,
  • la distance du dernier plan d’une netteté acceptable,
  • la profondeur de champ,

se calculent automatiquement.

« Pourquoi tu parles de netteté acceptable ?« 

Oui, j’aurais pu écrire simplement « plan net », mais je donne ici plus de précision (je pinaille quoi). En fait, rigoureusement, seul l’endroit où vous faîtes la mise au point est parfaitement net (sur le plan focal). Les zones « nettes » qui se situent avant et après seront toujours moins nettes que ce qui se trouve sur le plan focal, donc l’endroit où vous faîtes la mise au point

Ainsi ces zones sont d’une « netteté acceptable », c’est-à-dire qu’elles semblent visuellement nettes quand on les regarde, mais elles ne le sont pas tout à fait.

Trouver le paramètre pour inclure un élément au premier plan

Cette fois disons que nous voulons inclure un objet situé à 1,5 mètre de l’appareil photo dans la zone de netteté acceptable. Dans ce cas on peut jouer sur :

  • La distance focale en la diminuant
  • L’ouverture en la diminuant
  • La distance de mise au point en la diminuant

Tout en gardant un œil sur la profondeur de champ pour qu’elle reste à l’infini.

Le plus simple sera de diminuer la distance focale ou de fermer l’ouverture. Ici l’ouverture est déjà très fermée (f/16), et la fermer plus pourrait amener de la diffraction (et une perte de netteté sur l’ensemble de la photo).

On va donc plutôt diminuer la distance focale, en la ramenant à 30 mm, on obtient un premier plan d’une netteté acceptable de 1.46 m.

Convertisseur d’unités

À part pour la distance focale, tout est en mètre (ou en cm) ! Mais vous cherchez peut-être à convertir les mètres en centimètres ou inversement. Alors comme je suis sympa, je vous mets aussi ça sous la main.


Formule de la distance hyperfocale

La formule de la distance hyperfocale est :

Formule de la distance hyperfocale

Où :

  • H est la distance hyperfocale
  • F est la distance focale utilisée
  • N est le ratio focal (=l’ouverture corrigée)
  • C est le cercle de confusion (varie en fonction du type de capteur)

Assurez-vous que f et C sont en millimètres pour obtenir une distance hyperfocale en millimètres également.

« C’est quoi cette histoire de ratio focal et d’ouverture corrigée ?« 

En fait le nombre de stop et le nombre de f/stop ne sont pas les mêmes choses. La valeur précise de l’ouverture est donnée par la formule :

Formule du ratio focal

Et pour connaître le nombre de stop à mettre en exposant il faut regarder ce tableau :

f/stop Nominal (= stops « classique »)f/0.5f/0.7f/1f/1.4f/2f/2.8f/4f/5.6f/8f/11f/16f/22f/32
Nombre de stop-2-1012345678910
Ratio focal (=stops « réels)0.50.70711.41422.82845.657811.3141622.632

Par exemple : si vous voulez connaître la « vraie » valeur de f/11, vous regardez ce qui est écrit à la deuxième ligne sous « f/11 », ici « 7 ».

Puis vous calculez : (√2)^7 = f/11,314 qui sera la « vraie » valeur de l’ouverture qu’on appelle habituellement « f/11 ».

Formule du cercle de confusion

Dans la formule de la distance hyperfocale, vous aurez peut-être remarqué qu’on parle de cercle de confusion. Nous utilisons la limite du cercle de confusion pour déterminer la profondeur de champ.

La formule du cercle de confusion est la suivante :

Où :

  • dor est la distance d’observation réelle de la version imprimée d’une photo ;
  • dos est la distance d’observation standard à laquelle une personne peut observer la dite photo imprimée selon une acuité visuelle définie ;
  • Acuité visuelle est l’acuité visuelle à laquelle un observateur peut distinguer les détails d’une photo imprimée à la distance d’observation standard en termes de paires de lignes par mm (lp/mm) ;
  • Diagonalei est la mesure de la diagonale de la photo imprimée observée
  • Diagonalec est la mesure de la diagonale du capteur de l’appareil photo.

Nous pouvons calculer les diagonales mentionnées ci-dessus à l’aide du théorème de Pythagore si on a les largeurs et hauteurs du capteur de notre boîtier, et de la photo imprimée utilisée dans le test d’acuité visuelle.

Où :

  • Li est la largeur de la photo imprimée
  • Hi est la hauteur de la photo imprimée
  • Lc est la largeur du capteur
  • Hc est la hauteur du capteur

Remarque

On obtient une limite du cercle de confusion plus petite avec une taille de capteur plus petite, donc une profondeur de champ moins importante.

MAIS nous devrions également raccourcir notre distance focale pour capturer la même photo (pour avoir un même cadrage).

Donc finalement on obtient une profondeur de champ plus importante avec un capteur plus petit si on ne change pas la distance focale.

Vous pouvez en savoir plus sur l’impact de l’utilisation de capteurs de tailles différentes en consultant le calculateur de facteur de recadrage (crop factor).

Qu’est-ce que la distance hyperfocale ?

La distance hyperfocale est la distance de mise au point qui permet d’obtenir la plus grande profondeur de champ.

La distance hyperfocale dépend de :

  • la taille du capteur ;
  • la distance focale ;
  • l’ouverture.

Lorsqu’on fait la mise au point à la distance hyperfocale (j’insiste), la profondeur de champ de notre appareil photo commence à la limite proche de l’hyperfocale et va jusqu’à l’infini.

C’est donc là l’intérêt de faire la mise au point à la distance hyperfocale, on peut avoir une zone de netteté acceptable qui s’étend à l’infini (après la limite proche).

« Limite proche ?« 

La limite proche de l’hyperfocale est la distance à mi-chemin de la distance hyperfocale (donc la distance limite proche = distance hyperfocale / 2) :

Relation entre la distance hyperfocale, la limite proche hyperfocale, la mise au point et la profondeur de champ.
  • Tous les éléments situés avant la limite proche de l’hyperfocale seront floues.
  • Tous les éléments situés après la limite proche de l’hyperfocale seront d’une « netteté acceptable« .

Mise au point

Les éléments situés sur la mise au point sont sur le plan focal et seront donc nets (pas d’une netteté acceptable).

Comme la netteté acceptable est subjective, on peut dire que la distance hyperfocale varie également en fonction de la mesure dans laquelle nous considérons qu’un objet est « visuellement net ».

Les facteurs qui influencent notre perception de la netteté sont :

  • l’acuité visuelle ;
  • et le degré d’agrandissement que nous appliquerons à la photo imprimée.

Qu’est-ce que la profondeur de champ ?

La profondeur de champ est une zone où tous les éléments qui s’y trouvent seront d’une « netteté acceptable ». C’est-à-dire qu’ils sembleront visuellement net. Sachant que seul les éléments situés dans le plan focal (=situé à l’endroit de la mise au point) seront nets.

On peut donc délimiter la profondeur de champ avec 2 plans :

  • un premier plan de netteté acceptable (ou plan proche) avant lequel tout sera flou
  • un dernier plan de netteté acceptable (ou plan éloigné) après lequel tout sera flou

entre ces 2 plans tout sera d’une « netteté acceptable »

En pratique une grande profondeur de champ est souvent utilisée en photo de paysage, et une faible profondeur de champ en photo de portrait.

Nous pouvons faire varier la profondeur de champ en modifiant :

  • L’ouverture de notre appareil photo (souvent on se mettra en mode priorité à l’ouverture) ;
  • La distance focale de notre objectif ;
  • la distance qui nous sépare de notre sujet (= la distance de mise au point).


Qu’est-ce que le cercle de confusion ?

« Comment ça se fait des zones floues dans les photos ?« 

Eh bien cela s’explique en utilisant le concept de cercle de confusion.

Imaginez un point arbitraire dans une scène où nous faisons la mise au point. Lorsque la lumière rebondit sur ce point et se dirige vers l’ouverture de l’appareil photo, elle s’étale, et plus elle s’étale, plus elle devient floue.

La taille maximale du cercle que ce point peut étendre avant d’être considéré comme flou s’appelle le cercle de confusion.

Le diamètre du cercle de confusion, appelé aussi limite du cercle de confusion, définit la profondeur de champ.

Nous pouvons observer le cercle de confusion à deux endroits :

  • un entre l’appareil photo et l’endroit de la mise au point ;
  • et un au-delà de la mise au point.

La distance entre l’appareil photo et le premier cercle de confusion est appelée limite proche de la profondeur de champ, et la distance entre l’appareil photo et le second cercle de confusion est appelée la limite éloignée de la profondeur de champ :


La limite du cercle de confusion dépend de :

  • la taille du capteur du boîtier,
  • l’acuité visuelle du spectateur
  • l’agrandissement de la photo imprimée par rapport à la photo prise.

Comment régler la profondeur de champ ?

Ouverture du diaphragme

En utilisant une petite ouverture, on peut obtenir une grande profondeur de champ qui nous permet de capturer une photo suffisamment nette (netteté acceptable) des objets proches et éloignés :

Illustration d’une grande profondeur de champ obtenue avec une petite ouverture avec la mise au point faite derrière le sujet principal.

Distance de mise au point

Lorsque nous prenons des photos, nous souhaitons presque toujours que notre sujet soit net (c’est pour ça qu’on fait la mise au point dessus) ou au moins dans la zone de netteté acceptable.

Mais on peut aussi vouloir garder les élément derrière et devant notre sujet plus ou moins d’une netteté acceptable.

À partir de notre exemple précédent, si nous raccourcissons la distance de mise au point tout en conservant la même taille d’ouverture, nous diminuons la profondeur de champ :

Illustration montrant une grande profondeur de champ obtenue avec une petite ouverture avec le sujet principal mis au point.


Nous avons toujours une grande profondeur de champ, mais le plan de travail de la cuisine se trouve désormais au-delà de la profondeur de champ et est donc hors champ (flous).

Maintenant, augmentons la taille de notre ouverture. Cela permet à la lumière de se répandre plus largement, ce qui se traduit par une distance plus courte pour atteindre la limite du cercle de confusion, ce qui nous donne une profondeur de champ étroite :

Illustration d’une faible profondeur de champ obtenue avec une grande ouverture avec le sujet principal mis au point.


Avec la même grande ouverture, nous pouvons aussi faire la mise au point sur un objet au premier plan (ici, le ventilateur) et rendre le reste de la scène flou :

Illustration montrant une faible profondeur de champ obtenue avec une grande ouverture et une distance de mise au point très courte.

En ayant une courte distance de mise au point et en utilisant une grande ouverture, nous pouvons voir que la lumière se propage plus rapidement, ce qui donne une profondeur de champ très étroite.

Remarque

La même chose se produit lorsque nous prenons des photos en macro ou en gros plan.

Distance focale

En règle générale on utilise :

  • des objectifs à longue distance focale (téléobjectifs, super téléobjectif) pour prendre des photos avec une faible profondeur de champ. Qu’on utilise souvent en photo de portait.
  • des objectifs à courte distance focale (grand-angle, ultra grand-angle) pour prendre des photos avec une grande profondeur de champ. Qu’on utilise souvent en photo de paysage.

Formule de la profondeur de champ

Dans cet article, nous avons mentionné que la profondeur de champ est la distance entre le dernier plan d’une netteté acceptable et le premier plan d’une netteté acceptable.

On peut donc exprimer la profondeur de champ sous la forme d’une équation :

Formule de la profondeur de champ

Où :

  • PDC est la profondeur champ
  • DPN est la distance du dernier plan d’une netteté acceptable
  • PPN est la distance du premier plan d’une netteté acceptable

Et voici la formule du premier plan d’une netteté acceptable (PPN) :

Formule de la distance du premier plan d’une netteté acceptable

Où :

  • H est la distance hyperfocale
  • p est la distance de mise au point
  • F est la distance focale utilisée

Et voici la formule du dernier plan d’une netteté acceptable (DPN) :

Formule de la distance du dernier plan d’une netteté acceptable

Où :

  • H est la distance hyperfocale
  • p est la distance de mise au point
  • F est la distance focale utilisée

Autre formule de calcul de la profondeur de champ

On peut aussi utiliser cette formule simplifiée de calcul de la profondeur de champ :

Formule alternative profondeur de champ

Où :

  • U est la distance de mise au point (ou la distance entre l’appareil photo et le sujet).
  • N est le ratio focal (donc l’ouverture corrigée)
  • C est la limite du cercle de confusion
  • F est la distance focale sur laquelle l’objectif est réglé

Profondeur de champ et hyperfocale

Comme on l’a vu la profondeur de champ a une zone de netteté acceptable limitée par le premier plan net et le dernier plan net.

MAIS si l’on réalise la mise au point précisément à la distance hyperfocale calculée, dans ce cas le dernier plan net est (très) fortement éloigné, et on considère qu’il « n’existe plus » et que la profondeur de champ va du premier plan net jusqu’à l’infini.

Ainsi on maximise notre netteté acceptable.

Et à ce moment là le premier plan d’une netteté acceptable et la limite proche hyperfocale se superpose, tout ce qui est avant sera flou, mais tout ce qui sera après sera d’une netteté acceptable.

Vous pouvez tester avec par exemple :

  • Distance focale : 100 m
  • Capteur : 35 mm – équivalent 24×36
  • Ouverture : f/11
  • Distance de mise au point 30.85 m

Vous obtiendrez :

  • une profondeur de champ de 8577,83 m avec un dernier plan net à 8593,23 m, qu’on considère donc à l’infini ;
  • et un premier plan d’une netteté acceptable à 15,40 m et une limite proche hyperfocale de 15,38 m (ça devrait être pareil mais j’ai 2 cm d’écart)

Critique de la méthode par calculs

Comme vous avez pu le voir que ça soit pour la distance hyperfocale ou la profondeur de champ, ces 2 concepts sont liés au cercle de confusion.

Hors le cercle de confusion dépend de données variables et imprécises comme des distances d’observation, l’acuité visuelle ou encore la taille de la diagonale de la photo imprimée.

Ce qui fait que la valeur du cercle de confusion est approximative, et d’ailleurs, vous ne trouverez pas les mêmes valeurs de cercle de confusion pour un même capteur d’une source à une autre.

Ainsi toutes les valeurs calculées restent approximatives elles aussi, c’est d’ailleurs pour ça que la distance hyperfocale n’est pas si utilisée que ça, et en même temps il est difficile de faire sa mise au point à un nombre de mètres précis sur le terrain.

Bien souvent en photo de paysage on conseillera de faire la mise au point au premier tiers de la photo.

Une autre astuce pour trouver la distance hyperfocale consiste à :

  1. prendre une première photo avec la mise au point à l’infini ;
  2. trouver sur la photo le point le plus net le plus proche de vous (=la distance l’hyperfocale) ; 
  3. reprendre la même photo en faisant la mise au point non plus à l’infini mais sur la distance hyperfocale déterminée juste avant. 

Attention

Si vous changer de distance focale il faudra refaire le processus.

Conclusion

On arrive à la fin de cet article ressource/outil sur la profondeur de champ et la distance hyperfocale. Comme vous avez pu le voir ces 2 concepts mènent à d’autres comme le cercle de confusion, le premier et dernier plan net etc.

Évidemment, ces calculs sont loin d’être indispensables, mais c’est toujours intéressant de savoir comment tout ça fonctionne, et de voir les impacts des réglages. !

Vous avez aussi de nombreuses applications qui peuvent vous faire ces calculs comme Photopills.

Moi je vous laisse ici à vos calculs et je vous dis à bientôt sur les internets MONDIAUX !

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