Profondeur de champ : comment l'ouverture, la distance, la focale et le capteur agissent ensemble

Une seule distance est un point sur le capteur. L'ouverture, la distance du sujet, la focale et la taille du capteur décident de ce qui reste net devant ce point et derrière.

Que voulez-vous que la photo fasse ?

Vous n'avez pas besoin des formules pendant la prise de vue. La plupart des choix sont l'un de ces trois.

Calculateur de profondeur de champ

Netteté
0,030 mm

Appareil à gauche, regard vers la scène : près, puis le foyer, puis loin. Pas à l'échelle. La porte jaune est le cercle de confusion, dessiné plus grand qu'il n'est.

Profondeur totale
4,5 cm
1,978 m – 2,023 m
Devant / derrière
49,4% (2,2 cm) / 50,6% (2,3 cm)
Hyperfocale
172,1 m
Flou au sujet
60,7 mm au sujet, pas sur le capteur
Ouvrir ces réglages dans le simulateur de portrait 3D

Le standard est la limite habituelle pour un tirage ou une photo à l'écran : 0,030 mm en plein format. Le cercle en cours est 0,030 mm. 12 MP, 24 MP et 48 MP comptent un pixel d'une image 3:2 (0,0085 mm, 0,006 mm et 0,0042 mm en plein format), ce qui est bien plus strict. Les autres capteurs mettent le cercle à l'échelle de la diagonale.

Pourquoi une zone nette, et pas une ligne fine

La lumière d'un point du sujet entre par toute l'ouverture et se resserre en cône. Seule la distance de mise au point se rejoint en un point sur le capteur.

Un point un peu plus près ou plus loin atteint le capteur avant ou après cette pointe, et laisse un disque. Tant que le disque reste dans le cercle de confusion, c = 0,030 mm en plein format, il paraît encore net.

En fermant, les lamelles pincent le cône. Un cône plus étroit reste sous c sur une plus longue distance, donc la zone nette s'approfondit.

Ouverture, distance, et la règle du tiers

L'ouverture change la zone en proportion du nombre d'ouverture. De f/2 à f/4, la pupille d'entrée est coupée de moitié. À 85 mm et 2 m, la zone nette passe de 6,4 cm à 12,7 cm.

La distance du sujet agit bien plus fort. À 50 mm f/1.8, la zone fait 4,1 cm à 1,0 m et 16,9 cm à 2,0 m. Doublez la distance, et la zone est environ quatre fois plus profonde.

La règle « un tiers devant, deux tiers derrière » est une distance particulière, pas une loi. Devant le sujet, la zone va du sujet à la limite proche. Derrière, de la limite lointaine au sujet. Ce partage vaut environ un pour deux seulement quand le sujet est au tiers de la distance hyperfocale. À distance de portrait, le partage est presque égal. À l'hyperfocale, la limite lointaine est l'infini et la limite proche est vers la moitié de cette distance.

85 mm en plein format, mise au point à 2,00 m. c = 0,030 mm.
OuverturePupille d'entréePrèsLoinTotalDevant / derrièreHyperfocale
f/1.270,8 mm1,981 m2,019 m3,8 cm49,5% (1,9 cm) / 50,5% (1,9 cm)200,8 m
f/1.460,7 mm1,978 m2,023 m4,5 cm49,4% (2,2 cm) / 50,6% (2,3 cm)172,1 m
f/1.847,2 mm1,972 m2,029 m5,7 cm49,3% (2,8 cm) / 50,7% (2,9 cm)133,9 m
f/2.830,4 mm1,956 m2,045 m8,9 cm48,9% (4,4 cm) / 51,1% (4,5 cm)86,10 m
f/421,3 mm1,938 m2,066 m12,7 cm48,4% (6,2 cm) / 51,6% (6,6 cm)60,29 m
f/5.615,2 mm1,915 m2,093 m17,8 cm47,8% (8,5 cm) / 52,2% (9,3 cm)43,09 m
f/810,6 mm1,881 m2,135 m25,5 cm46,8% (11,9 cm) / 53,2% (13,5 cm)30,19 m
50 mm f/1.8 en plein format. c = 0,030 mm.
Distance du sujetPrèsLoinTotalDevant / derrièreCadrage typique
0,70 m0,690 m0,710 m2,0 cm49,3% (1,0 cm) / 50,7% (1,0 cm)Visage serré
1,00 m0,980 m1,021 m4,1 cm49,0% (2,0 cm) / 51,0% (2,1 cm)Tête et épaules
1,50 m1,454 m1,548 m9,4 cm48,4% (4,6 cm) / 51,6% (4,8 cm)Mi-corps
2,00 m1,919 m2,088 m16,9 cm47,9% (8,1 cm) / 52,1% (8,8 cm)Portrait et décor
3,00 m2,820 m3,204 m38,3 cm46,8% (18,0 cm) / 53,2% (20,4 cm)Personne entière
5,00 m4,518 m5,598 m1,08 m44,7% (48,2 cm) / 55,3% (59,8 cm)Groupe
10,0 m8,233 m12,734 m4,50 m39,3% (1,77 m) / 60,7% (2,73 m)Rue
À gauche, 35 mm, plus près de la personne. À droite, 85 mm, plus loin, la tête de la même taille. Les deux à f/2. Ouvrir cette paire en grand

Une focale plus longue donne-t-elle moins de profondeur de champ ?

Cela dépend de si vous restez sur place. Une focale plus longue rend souvent le fond plus flou. Ce sont deux photographies, pas une seule règle.

Restez à 2,0 m et la focale plus longue zoome. Un 24 mm f/2 garde 85,7 cm net. Un 135 mm f/2 depuis le même point garde 2,5 cm. La personne devient bien plus grande dans l'image, et la zone nette s'effondre.

Reculez pour que la tête garde la même taille, et la zone autour de la personne revient. Un 24 mm à 0,96 m et un 135 mm à 5,40 m gardent tous deux environ 18,9 cm à 18,7 cm net. Les photos restent différentes. Le 135 mm montre une tranche plus étroite du fond, et le détail lointain paraît beaucoup plus doux. Compression

Plein format, f/2, c = 0,030 mm. La même tête correspond à un 50 mm à 2,00 m. La colonne du flou est cette taille au sujet, pas un cercle sur le capteur.
FocaleZone nette si vous restez à 2,0 mDistance pour la même têteZone nette à cette distanceFlou au sujet
24 mm85,7 cm0,96 m18,9 cmØ 12,0 mm
35 mm38,8 cm1,40 m18,8 cmØ 17,5 mm
50 mm18,7 cm2,00 m18,7 cmØ 25,0 mm
85 mm6,4 cm3,40 m18,7 cmØ 42,5 mm
135 mm2,5 cm5,40 m18,7 cmØ 67,5 mm

Taille du capteur, cercle de confusion et équivalence

Un plus petit capteur doit être davantage agrandi pour le même tirage, donc le plus grand disque encore net est plus petit. Le cercle ici est 0,030 mm fois la diagonale du capteur, divisé par la diagonale plein format.

Le même angle qu'un 50 mm plein format demande une focale plus courte, du facteur de recadrage. La focale est au carré dans la formule et le cercle ne rétrécit qu'avec le recadrage, donc cette focale plus courte au même nombre d'ouverture garde davantage le sujet net, d'environ le facteur de recadrage. Pour égaler l'angle et la profondeur, divisez aussi le nombre d'ouverture par ce facteur.

Facteur de recadrage 56mm APS-C contre 85mm plein format

Même angle qu'un 50 mm plein format, mise au point à 2,00 m, tous à f/2. La focale est la focale réelle sur ce capteur.
FormatTailleRecadrageCercle de confusionFocaleProfondeurHyperfocale
1 pouce13,2×8,82,73×0,0110 mm18,3 mm52,7 cm15,30 m
Micro Four Thirds17,3×132,00×0,0150 mm25,0 mm38,2 cm20,86 m
APS-C23,6×15,71,53×0,0197 mm32,8 mm28,9 cm27,33 m
Plein format36×241,00×0,0300 mm50,0 mm18,7 cm41,72 m
Moyen format numérique43,8×32,90,79×0,0380 mm63,3 mm14,7 cm52,82 m
Moyen format 64556×41,50,62×0,0483 mm80,5 mm11,4 cm67,20 m
Moyen format 6×770×560,48×0,0622 mm103,6 mm8,8 cm86,43 m
Grand format 4×5121×960,28×0,1071 mm178,5 mm4,9 cm148,9 m
Grand format 8×10240×1900,14×0,2122 mm353,7 mm2,2 cm295,1 m

Distance hyperfocale

Mettez au point sur la distance hyperfocale et la zone nette va d'environ la moitié de cette distance jusqu'à l'infini. C'est le plus profond que la zone puisse être tout en atteignant encore l'infini.

Le tableau est en plein format, c = 0,030 mm. À focale et ouverture identiques, un plus petit capteur repousse la distance hyperfocale, parce que son cercle de confusion est plus petit. À 50 mm f/2, c'est 41,72 m en plein format, 63,65 m en APS-C et 83,36 m en Micro Four Thirds, soit environ 1,53 fois et le double. Diviser par le facteur de recadrage ne vaut que pour l'autre cas : on raccourcit aussi la focale pour garder le même angle. Le réglage de capteur ci-dessus prend la diagonale exacte.

Les quatre formules

  • H = f² / (N c) + f
  • Proche = H s / (H + s − f)
  • Lointain = H s / (H − s + f), ou l'infini dès que s atteint H
  • Disque du fond au sujet = f / N
Distance hyperfocale en plein format, c = 0,030 mm. Même focale sur un plus petit capteur : multipliez par le facteur de recadrage. Même angle : divisez par lui.
Focalef/1.4f/2f/2.8f/4f/5.6f/8f/11f/16
16 mm6,11 m4,28 m3,06 m2,15 m1,54 m1,08 m0,79 m0,55 m
24 mm13,74 m9,62 m6,88 m4,82 m3,45 m2,42 m1,77 m1,22 m
28 mm18,69 m13,09 m9,36 m6,56 m4,69 m3,29 m2,40 m1,66 m
35 mm29,20 m20,45 m14,62 m10,24 m7,33 m5,14 m3,75 m2,59 m
50 mm59,57 m41,72 m29,81 m20,88 m14,93 m10,47 m7,63 m5,26 m
85 mm172,1 m120,5 m86,10 m60,29 m43,09 m30,19 m21,98 m15,14 m
135 mm434,1 m303,9 m217,1 m152,0 m108,6 m76,07 m55,36 m38,10 m
200 mm952,6 m666,9 m476,4 m333,5 m238,3 m166,9 m121,4 m83,53 m

Voir aussi le bokeh, Compression et Comment la vue portrait mesure la zone.

Questions

Quel cercle de confusion est utilisé ?

Pour un tirage ou une photo à l'écran, le standard est 0,030 mm en plein format. 12 MP, 24 MP et 48 MP utilisent un pixel d'une image 3:2 : 0,0085 mm, 0,006 mm et 0,0042 mm. Le cercle en cours est 0,030 mm. Les autres capteurs le mettent à l'échelle de la diagonale.

La profondeur de champ est-elle toujours un tiers devant et deux tiers derrière ?

Non. Ce partage a lieu quand le sujet est au tiers de la distance hyperfocale. À distance de portrait, le partage est presque égal. À l'hyperfocale, la limite lointaine est l'infini et la limite proche est environ la moitié de la distance hyperfocale.

Une focale plus longue donne-t-elle moins de profondeur de champ ?

Si vous restez au même endroit, oui. La personne grandit et la zone nette s'effondre. Si vous reculez pour que la tête garde la même taille, la zone autour de la personne reste à peu près la même. Le fond lointain est quand même plus flou, parce que la focale plus longue agrandit une tranche plus étroite.

Qu'est-ce que la distance hyperfocale ?

H = f² / (N c) + f. Mettez au point là, et la zone va d'environ H/2 à l'infini. Plus près, l'infini n'est plus dans la zone nette.

Pourquoi l'APS-C montre-t-il plus de profondeur de champ que le plein format ?

Le même angle demande une focale plus courte, et cette focale au même nombre d'ouverture garde une zone plus profonde. Pour égaler l'angle et la profondeur, divisez aussi le nombre d'ouverture par le facteur de recadrage.