Comment un smartphone peut-il prendre des photos d'un paysage avec tout au point?

Après l'annonce du nouveau Samsung Galaxy S9 avec le nouvel appareil photo qui change d'ouverture, je me suis posé la question: si les smartphones ont une ouverture aussi large (f / 2.8, f / 2.2, etc.), comment les smartphones peuvent-ils prendre des photos de paysages, faire tout avec une mise au point nette avec une grande ouverture fixe? Pour autant que je sache, il est nécessaire d'utiliser une ouverture plus petite (f / 5.6, f / 7, etc.) pour obtenir une plus grande profondeur de champ et mettre tout le paysage au point. Comment les smartphones parviennent-ils à accomplir cela avec une grande ouverture fixe?

— paulovlobato
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Copie possible de Comment un objectif minuscule pour iPhone 6 Plus peut-il produire une DOF importante?

— mattdm

Sauf que le doublon possible signifie en fait «DoF peu profond» quand il dit «DoF significatif». Apparemment, l'OP pense que DoF est le flou.

— Michael C

Réponses:

Il convient de noter que la taille du capteur joue un rôle énorme dans la profondeur de champ et le comportement de l'objectif.

Un smartphone possède un minuscule capteur d'appareil photo, souvent d'environ 25 mm carrés. Cela donne à l'appareil photo un facteur de recadrage d'environ 6. (Pour le Samsung S9, je ne suis pas sûr des dimensions.)

Vous pouvez calculer la distance hyperfocale (ou "profondeur de champ") mais vous pouvez également obtenir une assez bonne estimation en multipliant le nombre f / par le facteur de recadrage pour savoir quel est votre objectif f efficace. Sur un capteur d'environ 25 mm carrés, votre F / 2.2 se comporte comme un objectif à ouverture af / 13.2 en plein cadre.

— AthomSfere
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encore plus correctement, rappelez-vous que le caractère / dans les désignations d'objectif ne ressemble pas seulement à une division - c'est littéralement une division. pour un objectif f = 50 mm typique, f / 10 signifie une ouverture de 5 mm, tandis qu'un smartphone af / 2 ayant une distance focale de 4 mm n'a qu'une ouverture de 2 mm. dans cet exemple, l'ouverture du smartphone est en fait plus petite et la profondeur de champ est plus grande.

— 2018

C'est la distance focale beaucoup plus courte nécessaire pour obtenir la vue grand angle avec le plus petit capteur qui fait la différence, pas la taille du capteur lui-même.

— Michael C

Si par "paysage" vous voulez dire quelque chose comme ceci:

alors la réponse est simple: à de très grandes distances, la profondeur de champ est extrêmement grande même à de grandes ouvertures. Autrement dit, à n'importe quelle ouverture si vous vous concentrez à l'infini, les objets à 20 m, 200 m et 2000 m de vous seront nets.

Cependant, la distance focale de l'objectif influence également la profondeur de champ, voir les réponses ci-dessous. Les petits capteurs auront des lentilles plus courtes. Vous devriez également lire "ce qui détermine exactement la profondeur de champ"

— aaaaa dit réintégrer Monica
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"C'est-à-dire qu'à n'importe quelle ouverture si vous vous concentrez à l'infini, les objets à 20m, 200m et 2000m de vous seront nets." Ce n'est tout simplement pas vrai. Par exemple, si vous placez un objectif 50 mm f / 1,4 sur un Canon 1D mk IV, DOFmaster signale une distance hyperfocale de 76,9 m: une conséquence de cela est que rien de plus proche que 76,9 m ne sera dans une mise au point acceptable si vous vous concentrez à l'infini. DOF dépend de plus que de l'ouverture.

— David Richerby

Cela ne devrait pas être la réponse acceptée.

— Reid

@DavidRicherby Qu'est-ce qui, dans la scène, est plus proche de la caméra que 80 mètres dans l'image d'exemple? Au-delà de cela, l'appareil photo en question n'est pas un appareil photo FF avec un objectif 50 mm f / 1,4, c'est un téléphone intelligent avec un très petit capteur et une distance focale approximative de 3-4 mm.

— Michael C

@DavidRicherby c'est pourquoi j'ai publié un lien vers une discussion plus large

— aaaaa dit réintégrer Monica

@MichaelClark La phrase que j'ai citée n'a pas d'exclusion de responsabilité "dans certaines situations", elle est donc censée être vraie dans toutes les situations. La réponse affirme que même s'il y avait quelque chose dans ce cadre à 20 mètres de la caméra, cette chose serait mise au point. Le style dans lequel la réponse est écrite suggère qu'elle se réfère à toutes les caméras (par exemple, la réponse liée concerne DoF en général). Je suis d'accord que c'est probablement vrai lorsqu'il est limité aux caméras de téléphones intelligents et je serais heureux si la réponse rendait cela explicite.

— David Richerby

L'ouverture n'est qu'un facteur de la profondeur de champ. Les autres sont: la taille du capteur et la distance focale. Les objectifs des appareils photo grand format ont souvent des ouvertures maximales dans la plage f / 4-f / 5, mais ils produisent un DOF très peu profond - car les deux éléments photosensibles sont énormes et la distance focale est longue (à un angle de vue comparable à un appareil photo 35 mm).

Les caméras du téléphone ont de minuscules capteurs et de courtes focales (comme 26 mm pour le S8) pour compenser. Même si vous montez un objectif 28 mm sur un reflex numérique, son «infini» commence à environ 0,5-1 m pour des objectifs aussi courts. Ainsi, une fois que vous avez défini la mise au point, tout, de 1 m à l'infini réel, est mis au point, ce qui rend les paysages nets un jeu d'enfant.

La règle générale est la suivante: plus la caméra est petite, plus la profondeur de champ est grande. C'est pourquoi les effets sympas, comme la séparation de l'arrière-plan, sont très difficiles à obtenir sur les téléphones.

/ edit: Comme l'a noté @hobbs, ce que nous appelons tous les jours "ouverture" est en fait une ouverture relative . L'ouverture absolue ( pupille d'entrée ) est la taille réelle du "trou" que vous percevez en regardant dans l'objectif. L'utilisateur @Nayuki a écrit un bel article sur la façon dont les ouvertures relatives et absolues sont liées à la distance focale et mentionné dans sa réponse .

Vous pouvez facilement le comparer vous-même - en regardant dans l'objectif de votre téléphone, vous pouvez facilement voir que son ouverture ~ F / 2 n'est que de 2 à 3 mm de large, tandis qu'un objectif typique de 35 mm F / 2,8 est si petit lorsqu'il est complètement abaissé et lorsqu'il est ouvert ( vous pouvez maintenir le bouton d'aperçu DOF pour cela) est au moins un cm de large.

— Agent_L
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Il n'y a pratiquement qu'un seul facteur, et c'est l' ouverture absolue (aka diamètre de la pupille d'entrée). Le nombre f (ouverture relative) est omniprésent car il est utile pour calculer l'exposition, mais ce n'est pas "l'ouverture", c'est le rapport de l'ouverture à la distance focale. Tout le reste qui dépend de l'ouverture (comme le DoF, la diffraction et la collecte totale de lumière en tant que prédicteur de la qualité globale de l'image) ne se soucie pas du nombre f, mais dépend directement de la taille de l'ouverture vue de l'avant du lentille. C'est pourquoi les gens se retrouvent dans une telle confusion en essayant de comparer f / pommes à f / oranges.

— hobbs

@hobbs La diffraction dépend des caractéristiques physiques réelles du diaphragme et non de la pupille d'entrée. Lorsque vous utilisez des lentilles réfractives pour canaliser la lumière vers le bas à travers le trou réel dans le diaphragme d'ouverture, les ondes lumineuses n'oscillent pas avec une plus petite amplitude, elles oscillent simplement à la même amplitude plus près des autres ondes lumineuses.

— Michael C

@MichaelClark true.

— hobbs

@hobbs J'ai ajouté un paragraphe sur l'ouverture absolue

— Agent_L