La profondeur de champ en Macro

La profondeur de champ en macrophoto et en photo rapprochée
La profondeur de champ en protographie rapprochée et en macro est très courte, souvent même très très courte,
diaboliquement courte.
Comme ce sujet suscite de nombreuses questions, essayons de donner les réponses claires à ces questions.
Contrairement à une idée reçue commune, la profondeur de champ ne dépend pas de la focale utilisée, mais de
trois choses:
- L’ouverture du diaphragme (le nombre dans F/2,8 ou F/5,6);
- Le grandissement (le rapport entre la taille de l’image du sujet sur le capteur et sa taille réelle);
- Le cercle de confusion, qui dépend de la taille individuelle des pixels, et qui est fixe pour un appareil
donné.
Ce message se veut pratique. Il vise à donner une réponse claire à la question: quelle profondeur de champ ai-je en
macro avec tel diaphragme? Aussi, pour ne rebuter personne, je mets les détails et les explications plus techniques
à la fin de ce post et ne donne ici au début que les points les plus importants à comprendre et à retenir. Ces
explications techniques pourront être délaissées par ceux qui n’aiment pas les maths.
Le point important à comprendre est le suivant: avec un appareil donné, si vous faites le même gros plan (même
cadrage) sur la bestiole ou la petite fleur (par exemple la longueur de l’insecte prend les 3/4 de la longueur de
l’image), la profondeur de champ ne dépend que de l’ouverture. Que vous obteniez ce cadrage avec une focale de
50 mm, de 100 mm ou de 200 mm, en vous éloignant ou en vous rapprochant du sujet, avec ou sans bonnette(s),
avec ou sans tubes d’allonge, le profondeur de champ sera la même si vous avez la même ouverture.
Le grandissement (G) peut s’expliquer ainsi à l’aide d’exemples:
G = 2x = 2:1 -> l’image sur le capteur est deux fois plus grosse que le sujet
G = 1x = 1:1 -> l’image fait la même taille que le sujet
G = 0,2x = 1:5 -> l’image est cinq fois plus petite que le sujet.
Le cercle de confusion est une propriété inhérente du capteur de l’appareil. Il faut retenir des valeurs comprises
entre 0,02 (reflex déjà un peu anciens) et 0,01 (reflex plus récents). Pour un appareil photo argentique, on admet
communément la valeur de 0,03 mm.
Les tableaux suivants donnent la valeur de la profondeur de champ selon le rapport de grandissement et
l’ouverture, pour trois valeurs du cercle de confusion: 0,03 mm (argentique), 0,02 mm et 0,01 mm.
Profondeur de champ avec un appareil argentique (cercle de confusion = 0,03 mm):
Ce tableau se lit comme suit: avec un grandissement de 1:1 ou 1x (colonne en jaune), une ouverture de F/2,8 me
donnera 0,34 mm de profondeur de champ, alors qu’une ouverture de F/8 me donnera une profondeur de champ
de 0,96 mm (presque 1 mm). Quand je dis très courte, ou très très courte, je n’exagère pas.
Avec un grandissement de 1:5 ou 0,2x (dernière colonne du tableau), une ouverture de F/11 donnera une
prodfondeur de champ de 19,8 mm, soit presque 2 cm.
Profondeur de champ avec un cercle de confusion de 0,02 mm (reflex numériques un peu anciens):
Profondeur de champ avec un cercle de confusion de 0,01 mm (reflex numériques les plus modernes):
Dernier point important: en macro et en photo rapprochée, la zone de netteté se répartit de façon égale de part
et d’autre du plan de mise au point. Ainsi, si l’un des tableaux ci-dessus vous donne une profondeur de champ
de 2 mm, vous pouvez considérer que la zone de netteté s'étend d’1 mm en-deçà du point de mise au point à 1 mm
au-delà du point de mise au point. Oubliez une fois pour toutes la "règle" du "2/3 derrière, 1/3 devant": elle est
fausse dans la plupart des cas en photo courante et elle est complètement et toujours fausse en photo rapprochée,
où l’on a "la moitié devant, la moitié derrière".
Les explications plus techniques
J’ai dit que la profondeur de champ dépend de l’ouverture, du grandissement et du cercle de confusion.
Examinons chacun de ces termes.
L’ouverture est le plus simple, c’est la valeur communément notée F/n (par exemple, f/2,8 ou f/5,6). Plus le
chiffre est petit, et plus l’ouverture est grande, et plus la profondeur de champ est petite.
Retenez:
F/2,8 = grande ouverture = petite profondeur de champ
F/11 = petite ouverture = grande profondeur de champ.
Le grandissement G est, on l’a dit, le rapport entre la taille de l’image du sujet sur le capteur et sa taille réelle.
Remarque: on parle souvent de grossissement. Sans vouloir pinailler ni entrer dans les détails, le terme
grossissement ne concerne que les images virtuelles et est impropre dans notre cas. Nous devons bien parler de
grandissement.
Le grandissement G est une valeur précise qui peut servir à faire des calculs. Plusieurs formules permettent de
calculer G :
G = dimension de l’image sur le capteur / dimension du sujet
G = distance entre objectif et capteur / distance entre objectif et sujet
G = focale / (distance de mise au point - focale)
La seule qui nous intéresse vraiment ici est la première.
Imaginons un insecte faisant 1 mm de longueur et faisant, sur une pellicule argentique ou sur un capteur plein
format (24x36) une longueur de 30 mm.
L’image sur le capteur ou la pellicule est de 3mm, elle est donc 3 fois plus grande que la taille du sujet réel. On
parlera d’un grandissement de 3x ou, le plus souvent, de 3:1
Imaginons maintenant un insecte faisant 1 cm de longueur et faisant, sur une pellicule ou un capteur quelconque,
1 mm de longueur. L’image sur le capteur est 10 fois plus petite que la taille réelle. Le grandissement sera de 0,1x
ou 1:10.
A noter que l’on commence normalement à parler de macro quand l’image du sujet est plus grande sur le sujet luimême, donc à partir de G = 1x (ou G = 1:1), ou plus. G = 2x (2:1), c’est bien de la macro, puisque l’image est
deux fois plus grande que la réalité.
Mais à G = 0,5x (1:2), l’image est 2 fois plus petite que le sujet, ce n’est théoriquement plus de la macro, même si,
par abus de langage, il est souvent admis de parler encore de macro.
Mais les zooms dits "macro" permettant au mieux un grandissement de 1:3 (0,33x) ou 1:4 (0,25x) ou même moins
ne sont "macro" que par gros abus de langage des services marketing. Ils permettent de la vue rapprochée, du gros
plan, de la proxiphotographie (appelez cela comme vous voulez), mais ce n’est plus de la vraie macro.
Le cercle de confusion et la taille des photosites
La taille des photosites est constante pour un appareil donné, donc vous n’avez à vous en préoccuper que si vous
cherchez à comparer différents appareils entre eux.
De plus, elle n’est déterminante que quand les différences sont importantes (par exemple différence entre un
compact et un reflex). Pour deux reflex, il est généralement suffisant d’utiliser des valeurs égales.
Ce qui nous intéresse ici est la taille du plus petit détail discernable sur le support.
En argentique, on considère qu’il est de 0,03 mm (ou 3 microns): compte tenu de la taille des grains d’argent, on
ne peut discerner un détail plus petit que 0,03 mm, c’est ce que l’on appelle le cercle de confusion, noté e.
En numérique, on peut considérer qu’il faut deux pixels adjacents pour distinguer un détail. La taille du cercle de
confusion e est donc, dans ce cas, de deux fois la taille d’un pixel.
Pour un capteur de reflex APS-C, le cercle de confusion à retenir sera compris entre 0,01 et 0,02 mm.
Si vous voulez être précis, vous pouvez le calculer comme suit: diviser la plus grande longueur du capteur par le
nombre de pixels sur la longueur vous donne la taille du pixel. Le cercle de confusion e sera le double de cette
taille.
Exemple de calcul pour mon Canon 40D: Les photos font 3842 pixels x 2620 pixels. Le capteur APS-C Canon
mesure approximativement 23,7 mm x 15,6 mm. Le pas du pisel est donc: 23,7 / 3842 = 0,00617 mm. En prenant
les valeurs sur la largeur, j’ai: 15,6 / 2620 = 0,00595. Retenons un pas du pixel de 0,006 mm (6 microns). La taille
de mon cercle de confusion théorique sera: e = 0,006 x 2 = 0,012 mm.
Notons que certains auteurs critiquent cette façon de calculer, et peu importe: ça donne une bonne idée, et la
notion de net et de flou est de toute façon subjective. Retenons que l’utilisation cercle de confusion compris entre
0,01 et 0,02 mm donne de bonnes valeurs pour un reflex numérique.
La formule magique
Voici maintenant la formule de la profondeur de champ en macro :
profondeur de champ = 2 * e * n *(G+1)/G²
avec: e est le cercle de confusion (e = 0,03 mm en argentique, e compris entre 0,01 et 0,02 mm sur un
reflex numérique
n = l’ouverture
G = le grandissement.
(Dans cette formule, le signe "*" signifie la multiplication.)
Par exemple : si G = 0.2x, e = 0,03 mm et n = f/11, cela nous donne : G=2*0.03*11*(1+0.2)/0.2^2=19.8 mm soit
moins de deux centimètres (ce qui correspond bien à ce que l’on trouve dans le tableau pour e=0,03).
A noter que le 2 au début de la formule ci-dessus reflète le fait que la zone de netteté se répartit "la moitié devant,
la moitié derrière" du point de mise au point.