PROFONDEUR DE CHAMP EN LONGUES FOCALES ET NUMERIQUE

Existe-t-il d'énormes différences entre capteur type 24 x 36
et capteur de taille "APS" ?


 

Essais croisés avec les Canon Eos 1ds et 1ds MarkII, les Nikon D2x et D200. Optiques 300 f/2.8 et 500 f/4


Un débat récurrent sur la profondeur de champ en numérique opposait depuis plusieurs années les tenants de l'argentique 24 x 36 et ceux du numérique "petit capteur" (dit APS, avec un coefficient de recadrage x 1.5 - Nikon - ou x 1.6 - Canon). En gros, le numérique était accusé de procurer trop de profondeur de champ empêchant de dégager un sujet devant un fond flou, et a contrario, quand (par miracle) il permettait de faire un fond flou, de procurer un "effet guillotine" par une transition trop brutale entre les zones nettes et les zones floues.

Cette idée persiste d'ailleurs chez beaucoup de photographes qui prennent en compte l'angle "normal" d'un compact familial...où une focale réelle de moins de 7 mm (!) peut cadrer comme un 35 mm en 24 x 36 argentique. Dans le cas d'un tel compact, le super téléobjectif  de 400 mm annoncé dans la notice fait en réalité 80 mm, et aura la profondeur de champ à laquelle on est habitué à même distance et diaphragme avec un objectif à portrait, et non avec un "tromblon" de sport ou chasse photo.

Mais les écarts de focale réelle sont moins importants avec les reflex numériques. Avec un coefficient de recadrage x 1.5, un 100 mm argentique cadre comme un 150 mm, en gardant la profondeur de champ d'un 100 mm...et un 300 mm cadre comme un 450 mm. Il est généralement convenu qu'en appliquant également au diaphragme un coefficient de 1,5, et dès lors que l'on se trouve à même distance de prise de vues, on devrait disposer du même cadrage et de la même profondeur de champ. Par exemple, sur un 24 x 36, un 300 mm au diaph de f/4.2 devrait donner la même image qu'un 200 mm au diaph de 2.8 sur le reflex numérique à plus petit capteur.

Il est possible de calculer cette vision théorique des choses grâce à des sites internet qui mettent gracieusement en ligne des tables de calcul de la profondeur de champ qui permettent -toutes choses égales par ailleurs- de calculer quelle serait la profondeur de champ donnant une netteté acceptable (on voit par là l'imprécision de la mesure !) pour un certain type d'appareil, une certaine distance et un couple focale diaphragme. Par exemple, à 10 mètres de distance, et pour reprendre notre exemple de comparaison entre un 200 mm de 2.8 et un 300 mm de 4.2, elle serait proche de 28 cm pour un Canon Eos1dsMarkII à capteur 24 x 36 comme pour un Nikon D2x à petit capteur...sous réserve que le calculateur accepte l'entrée de la valeur de diaph...de 4.2 ! Mais un calcul à f/4 et un autre à f/4.5 montre que l'on est dans la bonne fourchette théorique de vraisemblance.

Ce type de mesure laisse cependant sur sa faim pour deux raisons: la notion de "netteté acceptable" n'est guère facile à quantifier, et dépend beaucoup du format de sortie et du type de support (écran, papier mat, papier brillant, offset dans un journal, offset dans un livre, etc). Et la zone de "non netteté" en avant et en arrière de la zone de profondeur de champ peut avoir un aspect très variable selon la focale, le diaphragme et la distance du plan de netteté.

Cette zone est nommée "bokeh" qui vient d'un terme japonais signifiant..."flou" et le terme bokeh est passé dans le jargon photographique. Mais les définitions strictes de la qualité de ce flou arrière (on parle moins souvent du bokeh pour le flou de premier plan) sont délicates à formuler. Il en existe dans de nombreux sites internet anglophones, comme dans celui de Ken Rockwell   ou sur Luminous Landscape  diaphragme et la distance du plan de netteté. On trouvera en français de très intéressantes bases théoriques sur la profondeur de champ et sa perception  dans le "Wikilivre", mais le dictionnaire d'un forum des Leicaistes  présente une approche plus simple.

Le bokeh est en tout état de cause un défaut optique qui transforme l'aspect des détails situés en dehors de la zone de netteté, et c'est par convention que l'on admettra qu'il est beau ou qu'il est disgracieux. On trouve généralement beau un bokeh arrière où les taches de lumières sont assez grandes, arrondies, dégradées entre elles sans effet de bord. On apprécie par contre de façon différente la transition (effet de relief) entre le premier plan net et le fond, sans qu'il existe de règle systématique. Un premier plan qui semble "détouré", avec un contour "au burin" peut produire un certain effet qui sera d'autant plus jugé artificiel que l'on aime les transitions douces. Mais en tout était de cause un bokeh très doux n'existe pas non plus dans la vision humaine, qui focalise moins nettement sur les lointains quand un sujet proche est observé, mais les lointains n'apparaissent jamais totalement diffus et constitués de taches lumineuses. Dire qu'un bokeh est naturel est donc un abus de langage fort fréquent, mais sans signification.

On sera plus proche d'un consensus en écrivant qu'un beau bokeh est celui qui permet au sujet de se détacher du fond sans outrance, et que le fond doit voir ses formes générales se fondre dans le flou sans que les taches de lumière détournent l'attention du sujet principal.  Cette modeste défintiion nous éloigne un peu du sujet de notre test...qui consiste à voir si la théorie selon laquelle non seulement l'optique mais aussi la taille du capteur, voire même la taille des phototosites du capteur,  influe grandement sur le bokeh.

Pour résumer simplement certaine thèses extrèmes, quelques photographes pensent que seul le format 24 x 36 permet de produire un beau bokeh, ce qui renverrait dans les ténèbres de la non qualité photographique les prises de vues qui seraient opérées avec un reflex petit capteur...ou grand capteur moyen format ? Par extension le bokeh serait identique entre un film argentique et un capteur commercialisé par une seule marque au monde, et les autres capteurs plus petits seraient condamnables de donner un "mauvais bokeh numérique".

Pour essayer de vérifier si cette thèse avait un semblant de vraisemblance, PICTCHALLENGE  a entamé une série d'essais dont la première partie est maintenant publiée. Pour des sujets identiques et en appliquant à la base une régle d'utilisation de focale proche (distance identique de prise de vue, grandissement du sujet très comparable) peut-on mettre en lumière de grandes différences, de faibles différences...et outre l'aspect déterminant de l'optique (qui formera de façon intangible d'une certaine façon ses taches de flou arrière) quelle est la hiérarchie des caractéristiques qui permet de faire des différenciations visibles: taille du capteur, taille des pixels, réglage d'accentuation, influence du logiciel...?

Ces premiers essais en longue focale seront complétés par d'autres tests en focales courtes et moyennes, d'autant qu'il est possible de tester le même objectif sur plusieurs boitiers grâce à des bagues d'adaptation. Aussi allons nous nous attaquer au test de bokeh d'optiques Nikon de focales fixes à la fois sur Nikon à petit capteur et sur Canon à capteur full frame 24 x 36, ce qui permettra de trancher définitivement ce débat.

Dans un premier temps, nous avons abordé, grâce à la collaboration amicale d'un spécialiste absolument incontestable de la discipline animalière, Michel Denis-Huot  le thème des grandes focales très utilisées pour ce type de photographie.  Dans ce domaine, il est souvent indispensable de bien détacher le sujet du fond, sans que l'animal ne semble pour autant "collé" devant une toile peinte de fond.  En même temps, le rapport de cadrage est proche  - par exemple dans la même marque ! - entre un 300 2.8 qui cadre x 1.6 (Canon 30D) soit 480 mm et un 500 de 4 sur capteur plein format (5D). Et la première solution pourrait coûter deux fois moins cher...en offrant cependant moins de pixels pour un très grand tirage. Mais gardera-t-on un fond flou avec le petit capteur....

Nos essais ont opposé, avec généralement un cran de diaphragme d'écart, donc un petit avantage théorique pour le capteur plein format, deux optiques absolument incontestées sur le plan de la qualité générale: le Canon 500 mm IS f/4, et le Nikon 300 mm 2.8 AFS (modèle ancien non stabilisé). Les boitiers du test étaient des Canon Eos 1ds (11 Mpix) et 1ds Mark II (16 Mpix) d'une part, Nikon D200 (10,2 Mpix) et D2x (12,4 Mpix) d'autre part.

Le gibier de base du test était un échassier de taille équivalente à un authenique héron...qui n'aurait pu avoir la patience de poser devant nous dans de telles conditions !

Quant à l'appréciation qualitative...eh bien je suis certain qu'elle engendrera de nouvelles polémiques o)
 
 

JMS 28 avril 2006

 

avertissement :

Pour permettre une consultation sur le web, nos images tests ont du être ramenées à 800 pixels de large et fortement compressées. On ne pourra ici juger de la netteté globale ni des détails fins, mais seulement d'une impression générale. C'est pourquoi certaines images peuvent être chargées en vraie dimension d'origine, en format JPG certes, mais d'une qualité suffisante pour servir à tester la qualité d'impression et le "rendu du bokeh" sur "vrai papier photo". Les images plein format s'ouvrent dans une nouvelle fenêtre qu'il suffit de clore pour retrouver le fil de l'essai.
 
 



 
 
 
 

Le héron dans le verger
 
 

CANON                                                                                                                                                      NIKON

Traitement avec le même logiciel

Le héron était posé dans une prairie devant un verger dont les arbres arborent la magnifique couleur de leur "emballage grillagé"  anti-parasitaire, et bien entendu dans l'idéal il faudrait que cette trame n'apparaisse plus ! Comme la focale du Nikon est un peu plus courte et que la distance de prise de vue est proche d'une vingtaine de mètres, la profondeur de champ théorique est de l'ordre d'une quarantaine de centimètres.

Pour compenser l'écart de grandissement (Nikon = 450 mm, Canon = 500 mm) on aurait pu penser que le nikoniste aurait du s'approcher un peu plus...mais l'oiseau ne risquait-t-il pas de s'envoler ? De même, on aurait pu égaliser les chances en fermant l'optique Canon à f/4.5...mais le test aurait été moins naturel: si l'on cherche un fond flou maximum, on ouvre son diaph à fond, c'est tout ! Nikon aurait donc du construire un 333 mm ouvert à f 2.5 ! o)
 
 
 
 

Canon Eos 1ds Mark II 500 mm IS f/4 Capture One set par défaut

Image JPG taille réelle
 
 
 
 


 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Capture One set par défaut

Image JPG taille réelle


 
 

Les deux fichiers RAW ci-dessus ont été développés avec le logiciel Phase One "Capture One" en égalisant les courbes luminosité et contraste mais sans appliquer de réglage de netteté. On observe une diffusion du flou légèrement plus grande avec le cliché pris au Canon, qui de toute façon a un avantage important en taille de sortie sur le boitier Nikon ...quatre fois moins cher...auquel il est confronté. Par contre l'écart de prix n'est que d'environ 30% entre les optiques.


CANON                                                                                                                                                      NIKON

Variables de traitement avec des logiciels, ou des réglages logiciels, différents










On attribue souvent des qualités incontestables ("grande douceur du plein format") ou des défauts rédhibitoires ("effet artificiel du numérique") à des couples boîtiers/objectifs, sans toujours s'nterroger sur l'importance fondamentale des traitements logiciels. Ces derniers interviennnent toujours à la prise de vue, et l'impression de profondeur de champ sera influencée selon le réglage du contraste et de la netteté, de façon définititive quand on enregistre ses images en JPG !

Le fait d'avoir conduit ces essais en RAW nous a permis de montrer de grandes variations de l'impression ressentie de profndeur de champ et de "douceur" ou "grossiereté" du flou de fond de l'image.

Les réglages par défaut des logiciels de développement des RAW correspondent à ce que leur éditeur a configuré en mode de traitement automatique. Les sets variables (doux ou durs) sont obtenus en agissant simplement sur deux curseurs de réglage: l'accentuation globale de la netteté et le contraste.

Si l'on ne comparait qu'un set "dur" sur le Canon full frame et un set "doux" sur le Nikon à capteur APS, l'impression première dep lus grande douceur du bokeh du Canon serait-elle confirmée ?  Un examen attentif prouve que la caractéristique de base du "couple" Canon pour donner un flou plus diffus (taches floues un peu plus larges) est préservée, mais que le contraste et la saturation générale plus doux du développement "doux" sous Nikon Capture peut donner une impression générale plus favorable quand n souhaite des dégradés progressifs.
 
 

Canon Eos 1ds Mark II 500 mm IS f/4 Adobe Camera Raw set par défaut
 
 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Nikon capture set "doux"


 
 

Ci dessus Canon Eos 1ds Mark II avec Adobe Camera Raw par défaut, ci dessous avec Raw Shooter essential par défaut.

La granulation de la zone floue du fond ("bokeh") donnera un aspect assez différent à un tirage grand format opéré depuis ce fichier de 16 Mpix selon le logiciel (et le set de réglage) utilisé pour convertir le fichier RAW en JPG. On peut préférer la "matière" procurée par Adobe Camera Raw en réglage automatique, ou la douceur du fondu résultant de la conversion par Raw Shooter essential.
 


 

Ci-dessous quelques exemples montrent l'importance du logiciel de post-traitement et de ses réglages de bases dans l'impression générale que donne l'image, à partir du même fichier de base. Selon le format de sortie, le papier de sortie (mat ou brillant) et l'intention du photographe (tirage avec de la "matière", ou tirage "aquarelle") les possibilités de réglage restent très importantes.
 

Canon Eos 1ds Mark II 500 mm IS f/4 Raw shooter essential set par défaut
 
 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Adobe Camera Raw set par défaut

Canon Eos 1ds Mark II 500 mm IS f/4 Adobe Camera Raw set 0 sharp 0 contrast
 
 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 DXO set "doux"

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Nikon capture set "dur"
 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 DXO set par défaut


 
 
 



 

Le héron devant la haie
 
 

CANON                                                                                                                                                      NIKON

Traitement avec le même logiciel

Le héron était ici pris en gros plan à environ 7 ou 8 mètres, lui même positionné devant une bordure de lauriers située à 7 mètres environ en arrière plan. Le laurier est très sombre ce qui induit un très fort contraste d'exposition et un risque de "griller les blancs" évident. Les taches floues sont des reflets de lumière sur les feuilles vertes, et une variation d'exposition et de contraste donne des résultats...contrastés/
 


 

Canon Eos 1ds 500 mm IS f/4 Capture One set par défaut

Image JPG taille réelle
 
 
 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Capture One set par défaut

Image JPG taille réelle


 

Les taches floues sont un peu plus grandes avec la solution Canon, mais elle ne dépend absolument pas de la taille des photosites. Ci-dessus, les fichiers à taille réelle sont quasi identiques car le modèle Eos 1ds compte 11 millions de pixels.


CANON                                                                                                                                                      NIKON

Variables de traitement avec des logiciels, ou des réglages logiciels, différents








Canon Eos 1ds Mark II 500 mm IS f/4 Raw shooter essential set par défaut
 

Canon Eos 1ds Mark II 500 mm IS f/4 Capture One set par défaut
 
 
 
 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Nikon Capture set par défaut


 

Canon Eos 1ds  500 mm IS f/4 Raw shooter essential set par défaut
 
 

 

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Nikon Capture set "doux"

 

Canon Eos 1ds Mark II 500 mm IS f/4 Adobe Camera Raw set 0 sharp 0 contrast
 

Il est délicat de discerner des différences absolement fondamentales entre les clichés Canon et Nikon sur un sujet si "binaire" qui présente un premier plan net et des taches rondes ou ovales au fond de l'image. Dans ce type de situation, si on peut approcher du sujet jusqu'au gros plan, le petit capteur parviendra aussi bien que le grand à avoir un fond totalement flouté et effacé. Et si le 300 mm met au point à 2 m 50 quand le 500 mm s'arrête à 5 mètres, l'effet final sera plus saisissant avec le petit capteur....
 



 

Se rapprocher du sujet augmente le flou arrière...

Nikon D200 300 mm afs f/2.8 Nikon Capture set  par défaut






Un des clefs de la "querelle" de la profondeur de champ entre capteur 24 x 36 et capteur APS vient du fait que beaucoup font l'erreur de comparer les appareils avec la même optique pour le même cadrage. Or, pour obtenir le même cadrage depuis la même distance, il faut utiliser une focale plus courte sur le capteur APS. Avec la même focale on aurait la même profondeur de champ à même distance, mais un cadrage plus serré...si l'on recule pour embrasser le même cadrage, on est plus loin du plan de mise au point donc la profondeur de champ augmente !

Ici le héron n'était pas prêt à s'envoler, on a pu l'approcher de plus en plus près, avec un D200, toujours à la même focale de 300 mm et à pleine ouverture de f/2.8...la netteté est toujours faire sur l'oiseau, mais plus on approche, plus le fond disparaît dans un flou total...
 
 





 


 
 


 
 


 
 
 


 


 


 

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