Lens Simulator est une application web gratuite pour la profondeur de champ, le bokeh et le ray-tracing optique.
Ce qu'il fait
- Portraits 3D côte à côte : gardez le sujet à la même taille, ou avancez et reculez vous-même
- Ray-tracing de profils d'objectifs à partir des informations de brevet de Nikon, Canon, Sony, Leica et Fujifilm : verres, bokeh, vignetage et focus breathing
- Radiographie optique en direct : coupe, diaphragme, trajet des rayons et groupes de mise au point
- Profondeur de champ et perspective : distance, limites proche et lointaine, hyperfocale et compression du fond de f/0.95 à f/32
- 1 pouce, Micro Four Thirds, APS-C, plein format, moyen format et grand format 4×5 / 8×10
Réglages
Chaque appareil a un capteur, une focale et un nombre d'ouverture. Les capteurs vont du 1 pouce (13,2 × 8,8 mm) et du Micro Four Thirds (17,3 × 13 mm) à l'APS-C (23,6 × 15,7 mm), au plein format (36 × 24 mm), au moyen format numérique (43,8 × 32,9 mm) et jusqu'au grand format 8×10. Pour les autres capteurs, le panneau affiche aussi la focale et l'ouverture équivalentes en 24×36. Les focales vont de 8 à 800 mm, les ouvertures de f/0.95 à f/32.
Même taille de sujet
Une comparaison garde la personne à la même taille dans l'image. Le simulateur calcule l'angle de champ à partir de la focale et de la largeur du capteur, puis place l'appareil là où le sujet occupe la même part de l'image. Une focale plus longue se place donc plus loin. Ce changement de position, et non la focale elle-même, change la perspective et fait paraître le fond plus grand. La compression donne les distances.
Comment l'image est produite
L'image est un lancer de rayons dans une scène 3D, pas une photo avec un filtre de flou. Chaque appareil est soit une lentille idéale, soit un profil d'objectif simulé. La lentille idéale est une lentille mince : un disque rond dont le diamètre est la focale divisée par le nombre d'ouverture. Un profil d'objectif est construit à partir des brevets optiques publiés de Nikon, Canon, Sony, Leica et Fujifilm, et les rayons traversent ce verre, le diaphragme et les groupes de mise au point. Beaucoup de rayons s'accumulent dans le temps : plus on attend, meilleure est l'image simulée.
Ces profils sont des calculs à partir d'informations de brevets publics. Il peut y avoir des erreurs. Rien ici ne garantit que le calcul est juste, ni que le brevet est l'objectif qui a été fabriqué.
Les chiffres de profondeur de champ
La vue de côté et la ligne en dessous sont l'estimation habituelle de la lentille mince pour la zone nette. Le cercle de confusion c vaut un pixel d'une image de 800 pixels de large : la largeur du capteur divisée par 800, environ 0,045 mm en plein format et 0,030 mm en APS-C. La distance hyperfocale est H = f² / (N c) + f. Pour une distance de mise au point d, la limite proche est H d / (H + d − f) et la limite lointaine H d / (H − d + f), ou l'infini dès que d atteint H. L'image d'un objectif de brevet est le lancer de rayons, donc le dessin dans cette zone peut différer de la lentille idéale aux mêmes réglages. La page profondeur de champ utilise le standard d'un tirage, 0,030 mm en plein format. Les mêmes réglages dessinent ici une bande verte environ 1,5 fois plus large, parce qu'un pixel de l'image de 800 pixels fait 0,045 mm.
Ce qu'un objectif précis ajoute
La lentille idéale montre à quel point le fond se floute selon la focale, l'ouverture et la taille du capteur. Un objectif réel trace une formule publiée, et l'image porte alors cet objectif : les lamelles du diaphragme, les yeux de chat vers les coins, le vignetage, la lueur d'aberration sphérique à pleine ouverture, et la respiration de mise au point quand on se rapproche. Deux 85mm f/1.4 peuvent flouter un fond dans une mesure proche et rester différents. Le bokeh compare ces disques tracés : œil de chat, lamelles et aberration sphérique.
Précision, et ce qu’un zoom change
L’objectif idéal est la géométrie de la lentille mince. L’image d’un objectif réel trace un brevet publié. C’est un calcul, pas une mesure d’un objectif que l’on peut acheter. Une formule mal lue, ou un écart entre le brevet et l’objectif vendu, apparaît dans l’image. Les traitements, la variation d’un exemplaire à l’autre et le grain moulé d’une asphère n’y sont pas.
Zoomer sans bouger les pieds ne change pas la perspective. La personne et le fond grandissent dans la même proportion : un cadrage plus serré de la même vue. Ce qu’on appelle compression téléobjectif ne change que lorsque l’appareil se déplace. La compression compare les deux.
La source est le numéro de brevet sur la page de l’objectif. Cette page est le calcul, pas une mesure d’un objectif que l’on peut acheter.
Limites
- La distance entre la personne et le fond change l'écart entre deux objectifs. Les scènes sont quelques montages 3D fixes.
- La focale et le nombre d'ouverture des curseurs sont nominaux. Un profil de brevet suit ce brevet. Il peut différer de l'objectif vendu, surtout de près.
- Absents de l'image : tolérances de fabrication, traitements, texture moulée des surfaces asphériques, bruit du capteur. La distorsion, le vignetage et les franges colorées de la formule tracée sont là.
- Un objectif de la liste est le brevet tracé sous ce nom. Ce n'est pas un classement de piqué.