Pourquoi la taille douverture affecte-t-elle la profondeur de champ en photographie?

Leffet douverture donné à la profondeur de champ est causé par la » partie utilisée de lobjectif « .

Comme un système de lentilles ne peut que faire un certain point en étant focalisé, il y a besoin dune astuce pour gagner une grande profondeur de champ. Ceci est (non seulement mais aussi) fait par la petite ouverture.

La réduction de la partie utilisée de lobjectif conduit à moins daberrations pour les chemins de lumière focalisés pas parfaits. Vous voyez les parties (1) et (3) de limage en train dêtre mieux mises au point sur la « plaque photo » (5). Les chemins lumineux de (2) ne sont pas affectés, car ils sont parfaitement focalisés. Lorsque vous utilisez une partie plus petite de lobjectif, votre image deviendra plus sombre comme lillustre larrière-plan plus sombre de la « plaque photo » sur la droite.

Source de limage: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Depth_of_field_illustration.svg

Si vous voulez une réponse intuitive, la profondeur de champ indique lintervalle de distances dans lequel limage sera approximativement mise au point. Lorsque vous réduisez louverture, le cône lumineux se rétrécit. Cela signifie que vous observeriez que les cercles de confusion sont plus petits. Par conséquent, la plage de distances où limage est mise au point a augmenté.

Une formule pour le loin -field cas (grandes distances) serait:

$ \ mathbf {DoF} = \ frac {2Hs} {H ^ 2-s ^ 2} $

Où $ H $ est la distance hyperfocale : $ H = \ frac {f} {\ # fd} $, $ f $ est la distance focale, $ \ # f $ le f nombre et $ d $ est la taille du cercle de confusion.

La profondeur de champ est un phénomène de perception qui facteurs dans le HVS (système visuel humain). Cest vraiment un jeu de « combien de flou pouvons-nous avoir jusquà ce que cela devienne répréhensible? » Il ny a quun seul « plan » (généralement un segment de sphère) qui est au point. À ce stade, le système dimagerie fonctionne conformément aux pertes telles que latmosphère et la MTF (fonction de transfert de modulation) de la lentille.

Lorsquun objet quitte ce plan, il devient immédiatement « flou » et il y a une fonction de répartition de points qui décrit un disque en croissance qui est dans certains cercles (sans jeu de mots) appelé le « cercle de confusion. « 

De plus petites ouvertures utilisant des parties centrales de lobjectif, permettent à la lumière de prendre un chemin plus court (et plus cohérent) à travers lobjectif. Cela permet de réduire la fonction de répartition des points qui décrit le cercle de confusion (et pas toujours un cercle). La fonction détalement de point dun système optique est également appelée réponse impulsionnelle.

Limage résultante est celle qui est la convolution de limage cible et la fonction détalement de point. Au moins pour limagerie non cohérente. La perception de la profondeur de champ est donc linéaire avec le diaphragme et la distance focale.

Malheureusement, la profondeur de champ a ses limites, et une très très petite ouverture ne fournira pas une profondeur de champ presque infinie, car la diffraction joue un plus grand rôle, dans le flou de limage, à mesure que louverture devient plus petite.

Donc, ce qui se passe vraiment avec la profondeur de champ, cest que les objets ne sont pas vraiment mis au point hors du plan focalisé, mais plutôt le flou est considéré comme négligeable. Pensez-y de cette façon: une photo miniature peut sembler claire, mais si elle est agrandie pour devenir une photo de 8 x 10 pouces, elle peut être trop floue. La profondeur de champ acceptable est donc une détermination de l’effet de l’impact d’une image non focalisée sur le observateur, étant donné le système optique (atmosphère, objectif, capteur / film et processus de rendu / impression) et la perspective de perception (quelle est la taille de limage vue).

Dans lapplication pratique, un soi-disant hyper -focale sur un objectif, peut donner une image acceptable dune scène lorsquelle est vue sur un écran ou une impression de petit format, mais lorsquelle est étendue ou agrandie, elle donnera une apparence plus floue car en réalité, elle nest pas complètement mise au point à travers la « profondeur de champ. « 

En tant que photographe et physicien moi-même, jessaie dexpliquer ce phénomène à mon ami musicien qui vient dacheter un appareil photo coûteux.

Le mieux que je puisse trouver est de prendre, à lextrême, un appareil photo à sténopé avec une profondeur de champ infinie. Lorsque nous plaçons un objectif à lavant et élargissons louverture, il se rapproche de la situation familière avec lobjet et la distance de limage déterminés par la distance focale.