J’ai plusieurs fois parlĂ© de la limitation de la qualitĂ© des images photographiques par la diffraction lumineuse mais sans entrer dans les dĂ©tails. A la demande gĂ©nĂ©rale de celui qui me l’a demandĂ©, je vais essayer de donner quelques explications pour mieux comprendre pourquoi le photographe numĂ©rique doit absolument en tenir compte pour faire de meilleures photos et pour choisir son appareil.
La première chose Ă savoir est que la diffraction lumineuse est un phĂ©nomène très gĂ©nĂ©ral et parfaitement naturel. Cela fait longtemps que les scientifiques ont remarquĂ© que -d’un cĂ´te- les rayons lumineux sont dĂ©tournĂ©s lĂ©gèrement quand ils passent dans un orifice très Ă©troit et -d’un autre cĂ´tĂ©- deux rayons lumineux peuvent interagir l’un avec l’autre Ă condition d’avoir des chemins très proches ou parallèles. C’est mĂŞme un Ă©lĂ©ment que l’on retrouve Ă de nombreux niveaux dans la physique quantique. Quand on combine ces deux phĂ©nomènes, on constate que la lumière qui passe par un petit espace (comme celui du diaphragme d’un objectif photographique) que l’on obtient non plus un joli point lumineux bien dĂ©taillĂ©, mais une zone circulaire irrĂ©gulière que l’on appelle en gĂ©nĂ©ral une tache d’Airy (similaire Ă la figure circulaire ci-contre).
En fait, la taille de la tache d’Airy est parfaitement calculable et ne dĂ©pend que de l’ouverture du diaphragme par lequel passe la lumière.
| diaphragme | diamètre du cercle d’Airy |
| f/1.4 | 1.9 µm |
| f/2.8 | 3.8 µm |
| f/5.6 | 7.5 µm |
| f/8 | 10.7 µm |
| f/11 | 14.8 µm |
| f/16 | 21.5 µm |
| f/22 | 29.5 µm |
| f/32 | 42.9 µm |
| f/64 | 85.9 µm |
Comme tout cela n’intervient qu’Ă des Ă©chelles microscopiques, on pourrait penser que cela n’a pas d’importance. Mais il y a une difficultĂ© supplĂ©mentaire pour le photographe numĂ©rique : les capteurs d’images sont bel et bien des objets qui travaillent Ă ces Ă©chelles. Par exemple, voici quelques tailles de pixels sur des capteurs courants :
- Capteur APS-C (rapport 1:1,5 / reflex Sony) de 6 méga-pixels : 8 µm
- Capteur APS-C (rapport 1:1,6 / reflex Canon) de 8 méga-pixels : 6,5 µm
- Capteur APS-C (rapport 1:1,6 / reflex Canon) de 12 méga-pixels : 5,3 µm
- Capteur Full Frame de 12 méga-pixels (Canon 5D) : 8,5 µm
- Capteur Full Frame de 24 méga-pixels (Sony Alpha 900) : 6 µm
- Capteur 1/2,5″ de 8,2 mĂ©ga-pixels (compact HP Photosmart R937) : 1,7 µm
Comme vous pouvez le voir, tous les appareils photo ne sont pas nĂ©s Ă©gaux. A nombre Ă©gal de pixels, les capteurs Full Frame ont des pixels notablement plus grands que leurs collègues APS-C meilleur marchĂ© et ceux des appareils compacts passent directement dans une catĂ©gorie en dessous. Mais je n’ose mĂŞme pas parler des appareils photo intĂ©grĂ©s dans les tĂ©lĂ©phones portables qui vont aux limites de la technologie pour faire des petits capteurs (et des petits pixels).
Quand vous comparez les valeurs de la table de taille des cercles d’Airy et la taille des pixels de votre appareil photo, vous comprenez mieux pourquoi fermer le diaphragme de votre super-objectif n’arrive pas Ă produire des images super-croustillantes sur votre appareil tout neuf Ă 12 mĂ©ga-pixels : un reflex Canon de 12 mĂ©ga-pixels bute sur la taille de la tache d’Airy dès que vous fermez vers f/5.6 ; les images ne sont pas immĂ©diatement mauvaise, mais les pixels ne sont pas utilisĂ©s au mieux. Et souvent, vous ne faites guère mieux qu’avec un appareil de la gĂ©nĂ©ration prĂ©cĂ©dente.
Un bon traitement d’image permet de compenser en partie ce problème (comme le phĂ©nomène est très prĂ©visible, il est relativement facile Ă un logiciel de le contrer), mais il y a aussi des limites Ă ce que peut le firmware de nos appareils. La situation est proprement dĂ©sespĂ©rante avec les tout petits capteurs des appareils compacts et des tĂ©lĂ©phones. Plus de pixels ne leur servent vraiment Ă rien en dehors de remplir les cartes Flash.
A l’opposĂ©, les fabricants d’appareils photo se dirigent fermement vers des capteurs plus grands (les capteurs Full Frame) pour compenser ces problèmes. Cela explique la course actuelle vers le Full Frame que l’on observe chez Canon, Nikon, Sony et les autres malgrĂ© le coĂ»t encore prohibitif des Ă©normes morceaux de silicium qu’il faut pour rĂ©aliser le coeur de ces appareils photo.
Bien sûr, cela ne vous interdit pas de fermer le diaphragme pour améliorer la profondeur de champ de votre image, mais retenez les ordres de grandeur des diaphragmes-limites de votre appareil pour ne pas être surpris par la montée de la diffraction sur certaines de vos images.
Information complémentaire :
- Diffraction & photography, sur Cambridge in color,
- Tache d’Airy, sur Wikipedia.
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22 juillet 2008 à 11:00
Tres bon article qui a le mĂ©rite de simplifier un phĂ©nomène complexe et que la majoritĂ© d’entre nous ne connait pas ou peu ! bravo..