Les ouvertures plus petites offrent-elles plus de profondeur de champ au-delà de la limite de diffraction, même si la netteté du pic en souffre?

Dans Understanding Exposure (3e édition, page 48 ), Bryan Peterson a ce qu'on pourrait appeler une diatribe contre la sagesse conventionnelle en ligne moderne sur les limites de diffraction. Les réponses sur ce site Web sont à peu près conformes à cette sagesse conventionnelle; voir Qu'est - ce qu'une "limite de diffraction"? et quel est l'avantage d'une petite ouverture?

Mais Peterson est particulièrement méprisant des «sites Web de forums de photographie», et dit qu'il «veut remettre les pendules à l'heure». Y a-t-il un grain de vérité dans ce qu'il dit, ou est-il totalement hors de propos?

En particulier, il dit que f / 22 est "la plus petite ouverture d'objectif qui, à son tour, produit la plus grande profondeur de champ" avec un objectif grand angle, et que f / 22 est donc le seul moyen d'enregistrer la netteté d'avant en arrière. . Un arrêt au-delà de la limite de diffraction donnera-t-il une netteté à travers le champ plus cohérente, même si elle n'est pas absolument aussi nette, peut-être? Ou la limite de diffraction signifie-t-elle qu'à un certain point, bien avant f / 22 sur les reflex numériques APS-C, tout est aussi net que possible, et au-delà, tout empire?

Peterson dit également: "La question de l'utilisation de f / 22 n'a jamais été un problème pendant les jours où nous avons tous tourné un film, et cela ne devrait pas être un problème aujourd'hui." Dans cette réponse sur ce site , jrista (de manière convaincante, je pensais) fait valoir que la limite est fonction du support d'enregistrement. Peterson, malgré ses références en tant qu'auteur de photographie à succès, ne donne-t-il pas suffisamment de crédit à la différence entre le film et le numérique?

Tout d' abord il était une question sur le film. Si Bryan Peterson n'était pas au courant à l'époque, cela montre simplement ce qu'il ne savait pas , pas que ce n'était pas vraiment un problème.

Il y avait cependant des différences. Tout d'abord, nous n'avions pas de données EXIF, et la plupart des gens ne prenaient pas suffisamment de notes pour savoir pourquoi le plan X était un peu plus net que le plan Y. Même pour ceux qui ont pris des notes, fait de vrais tests, comme prendre 100 photos du même sujet tout en faisant varier les réglages de l'appareil photo pour voir ce qui a bien fonctionné et ce qui n'a pas fonctionné assez que très peu de gens ont vraiment essayé.

Deuxièmement, pour la plupart des gens, les normes étaient beaucoup plus basses. En regardant des images sur un écran d'ordinateur, en particulier, il est beaucoup plus facile de zoomer étroitement, au point que vous voyez des défauts vraiment mineurs que vous ne verriez jamais dans une impression de taille raisonnable ou en projetant une diapositive, même très grande .

Troisièmement, il y a quelque chose d'un effet psychologique impliqué. Lorsque vous photographiez à f / 22, tout est un peu flou, vous avez donc tendance (par exemple) à ne pas le regarder aussi attentivement. La plupart des gens ne le remarqueront jamais vraiment, car ils ont tendance à cesser de regarder de plus près lorsqu'ils réalisent (généralement inconsciemment) qu'il n'y a plus de détails à y voir. En revanche, si vous photographiez, par exemple, à f / 5,6, les parties de l'image qui ont exactement la même taille CoF que celles à f / 22 semblent floues, car vous pouvez (au moins généralement) voir les parties qui sont sensiblement plus nette.

Quatrièmement, cela dépend beaucoup de la qualité de la lentille impliquée. Si vous regardez / jouez avec des lentilles d'il y a (disons) il y a 50 ou 60 ans, vous pouvez à peu près dépendre du fait que, selon les normes actuelles, elles sont plutôt horribles lorsqu'elles sont grandes ouvertes. Un objectif f / 2 pourrait facilement devoir être arrêté à f / 8 ou plus avant qu'il ne soit même assez bon par rapport aux normes modernes. Les aberrations quand il était grand ouvert étaient suffisamment mauvaises pour que la qualité s'améliore encore jusqu'à f / 11 ou même f / 16 dans de nombreux cas. Un excellent objectif et un objectif vraiment médiocre sont à peu près égaux à f / 22 - mais à f / 8, le grand objectif sera beaucoup mieux.

Pour se rapprocher de votre question directe: oui, la taille du capteur a un effet considérable. Avec un capteur plus grand, vous devez être plus proche du sujet pour obtenir le même cadrage avec la même distance focale de l'objectif. Cela signifie qu'un capteur plus grand réduira normalement le DoF apparent afin que vous gagniez plus en vous arrêtant. Deuxièmement, lorsque vous utilisez un capteur plus grand, vous agrandissez moins pour obtenir la même taille d'impression. Cela empêche la perte de netteté d'une petite ouverture d'être presque aussi apparente.

Pour donner un exemple extrême, bon nombre des photographes "classiques" les plus connus comme Adams et Weston appartenaient à ce qu'ils appelaient le club f / 64. Prise de vue d'un appareil photo 8x10 (ou même plus grand), ils avaient besoin d' une petite ouverture pour obtenir n'importe quel DoF, et (évidemment assez d'après le nom) considéraient f / 64 l'ouverture idéale. La perte de netteté importait peu, pour la simple raison qu'ils augmentaient rarement beaucoup. À partir d'un négatif 8x10, même une impression 24x30 n'était qu'un agrandissement 3: 1 - un agrandissement légèrement inférieur à celui d'une impression 3x5 à partir d'un appareil photo numérique plein format.

Edit: Tout d'abord, f / 22 n'est que rarement nécessaire du point de vue de DoF. Considérez les distances hyperfocales pour un objectif de 50 mm à différentes ouvertures:

f/8:  41 feet
f/11: 29 feet
f/16: 21 feet
f/22: 15 feet

Le point le plus proche qui est au point est la moitié de ce nombre dans chaque cas, donc passer de f / 16 à f / 22 vous fait gagner environ 3 pieds de premier plan qui est au point. Il y a sans aucun doute des moments où gagner 3 pieds vaut presque tout . Soyons honnêtes cependant: ce n'est pas vraiment très courant - et probablement 95% du temps que vous pouvez utiliser f / 22 pour faire le travail, vous pouvez utiliser l'empilement de la mise au point (pour un exemple) pour accomplir la même chose et obtenir une netteté beaucoup plus élevée global.

Pour un paysage typique, c'est rarement nécessaire du tout. Considérez, par exemple, un appareil photo FF avec un objectif de 50 mm tenu au niveau des yeux (disons, 60 "au-dessus du sol) avec le sol proche à peu près plat et de niveau. Pour plus de simplicité, nous supposerons qu'ils tiennent l'appareil photo de niveau approximativement .

Dans ce cas, au premier plan le plus proche au très bord de l'image est d' environ 250 pouces ( un peu moins de 21 pieds). Cela signifie que f / 8 est suffisamment petit pour que l' image entière tombe dans le DoF. Quelqu'un à quoi ressemble vraiment près au très bord de l'image pourrait être en mesure de constater qu'il est juste un peu plus doux que le centre - mais ce qu'ils voient est encore un peu plus nette au bord et beaucoup plus nette au centre que si vous avait pris la photo à f / 22.

Je me sens obligé d'ajouter, cependant, que DoF n'est pas la seule raison d'utiliser une petite ouverture. J'utilise parfois une petite ouverture spécialement pour donner une image plutôt douce et à faible contraste. Le réglage de f / 22 (ou f / 32, si disponible) peut être une alternative vraiment bon marché à un objectif à mise au point douce, et lorsque vous voulez un look doux et rêveur comme vous pourriez l'attendre d'un appareil photo sténopé, f / 32 peut être un moyen facile remplacer.

Bottom line: Il est tout à fait possible de produire de très belles photos en prenant des photos à f / 22 ou f / 32 - mais quand / si vous l'utilisez, vous devez le faire sur la base d'au moins une idée de ce à quoi vous attendre et sachant que vous voulez le genre d'image que vous allez obtenir. Ne pas le faire parce que Bryan Peterson (ou quelqu'un d' autre) vous a assuré que c'est la bonne chose à faire, vous ne devriez le faire attendre une image à f / 22 de sortir même près aussi forte que l' un à f / 11.

Permettez-moi de conclure avec une courte série d'images. Celles-ci ont toutes été prises à partir d'un trépied avec le miroir pré-allumé, le tout en quelques secondes les unes des autres, donc la lumière a très peu changé, etc. D'abord un plan d'ensemble:

Puis 100% des cultures à f / 11, f / 16, f / 22 et / f32:

Maintenant, il est vrai que nous sommes au moins dans une certaine mesure ici, mais il est également vrai que la perte de qualité à f / 22 et (surtout) f / 32 est assez évidente. Franchement, bien que la plupart des tests montrent une certaine perte à f / 16 lors de la prise de vue de cibles plates à contraste élevé, ici sur une image réelle, f / 16 n'apparaît pas si différent de f / 11.

OTOH, à f / 22 la perte de qualité est assez perceptible, et à f / 32 le résultat est franchement assez horrible.

Oh, et tout cela est pris à 200 mm. Si vous croyez qu'un objectif long va vous sauver des effets de la diffraction, préparez-vous à une certaine déception ...

Sur les appareils photo numériques, l'ouverture de diffraction limitée (DLA) est déterminée par la taille des pixels du capteur. Avec le film, c'était la taille des grains dans l'émulsion, donc le DLA de la même combinaison appareil photo / objectif varierait en fonction du film utilisé. En effet, elle est liée à la taille du cercle de confusion pour une ouverture donnée. Avec un capteur numérique, le DLA est l'ouverture à laquelle la taille du cercle de confusion devient plus grande que les pixels du capteur et commence à affecter visiblement la netteté de l'image au niveau des pixels. La diffraction au niveau du DLA est à peine visible lorsqu'elle est visualisée à 100% (1 pixel = 1 pixel) sur un écran. À mesure que la densité de pixels du capteur augmente, chaque pixel devient plus petit et le DLA devient plus large.

DLA ne signifie pas que des ouvertures plus étroites ne doivent pas être utilisées. C'est là que la netteté de l'image commence à être compromise pour une DOF accrue. Les capteurs de résolution supérieure continuent généralement à fournir plus de détails bien au-delà du DLA que les capteurs de résolution inférieure jusqu'à ce que la "fréquence de coupure de diffraction" soit atteinte (une ouverture beaucoup plus étroite). La progression de forte à douce n'est pas abrupte.

Le DLA peut varier considérablement d'une caméra à l'autre. Parmi la gamme actuelle de Canon, le DLA le plus élevé est f / 11 pour le 1D X avec 18,1 MP sur un capteur plein format (36X24 mm). Chaque pixel mesure 6,9 ​​micromètres de large. Le 7D, le 60D et les T2i à T4i Rebels partagent tous le même capteur de base qui serre 18,0MP dans un format APS-C (22,3X14,9 mm) qui utilise 4,3 micromètres de pixels. Il en résulte un DLA de f / 6,9. Le 5D d'origine diffusait 12,8 MP (8,2 micromètres de large) sur un capteur FF pour un DLA de f / 13,2. Le 1D mark II a utilisé 8,2 MP à la même taille de pixel sur un capteur APS-H pour le même DLA de f / 13,2.

Que se passe-t-il donc une fois que vous avez sélectionné une ouverture au-delà de la DLA? La diffraction commence à affecter négativement la netteté au point absolu de mise au point. En échange, l'ouverture plus étroite augmente la profondeur de champ qui est au point nominal. Il existe des techniques qui vous permettent de maximiser la profondeur de champ en utilisant l'ouverture la plus large possible. Apprendre à calculer la distance hyper-focale (ou à transporter un graphique pour chaque distance focale que vous utilisez) vous permet de placer le point de mise au point aussi près que possible de l'appareil photo tout en permettant à tout ce qui se trouve au-delà de ce point jusqu'à l'infini de rester acceptable au point. À des distances rapprochées et des ouvertures larges, la profondeur de champ est à peu près égale devant et derrière le point de mise au point. À mesure que la distance du sujet augmente et / ou que l'ouverture se rétrécit,Voici un lien vers une calculatrice DOF que vous pouvez utiliser pour illustrer cela.

Peterson a-t-il raison ou non lorsqu'il dit que l'utilisation de f / 22 n'est pas un problème? Ça dépend. Sur un appareil photo avec des pixels plus grands, ce sera moins un problème que sur un appareil photo avec plus de pixels entassés sur un capteur plus petit. Si l'image résultante doit être dimensionnée pour une visualisation sur le Web à un dpi relativement faible et à une compression élevée, ce ne sera pas beaucoup, le cas échéant. Si l'image est imprimée à des tailles relativement petites, ce ne sera pas vraiment un problème. Si, d'autre part, l'image doit être utilisée pour une impression de grande taille à haute résolution ou rognée fortement lorsqu'elle est affichée sur un moniteur, cela deviendra beaucoup plus problématique.

Je sais que ce n'est pas une bonne réponse à votre question mais je voulais éviter d'allonger le fil des commentaires sur la première (et bonne) réponse.

Je viens de prendre un modèle de test Siemens (de http://fotofreaks.de/fototechnik/siemensstern/Siemensstern_v1.1.pdf ) et de vérifier la résolution de mon DSLR (Pentax K-20D avec zoom Pentax 18-135 mm WR). Mes tests ont montré qu'à différentes focales, j'obtiens toujours des images nettement plus nettes à f / 11 qu'à f / 32. Cela me suggère qu'en effet, les petites ouvertures supérieures à f / 16 ont tendance à provoquer une diffraction négative au lieu d'augmenter la netteté. Cela expliquerait également que vous ne pouvez pas obtenir une plus grande profondeur focale car la diffraction fonctionne à nouveau dans ce but, non?

Bien sûr, ce n'est pas une explication, seulement un exemple, et fait par quelqu'un qui n'a pas trop de connaissances approfondies de la physique impliquée. Mais je vous encourage à faire des tests similaires.

Pas strictement une réponse au commentaire d'OP à propos de Peterson, mais utile à certains:

Le flou de diffraction est très bien défini. Connaissant le f / stop et la distance focale, le flou peut être supprimé avec très peu d'artefacts. SmartSharpen dans PS, In-focus de Topaz et Piccure + de Piccureplus peuvent tous le faire. La déconvolution coûte cher en calcul.P + a un moyen de configurer le traitement par lots afin que vous puissiez le laisser s'exécuter sur un ensemble de pix pendant la nuit. Fonctionne mieux appliqué comme première étape dans le flux de travail de traitement d'image.