Questions/Réponses - Eléments techniques

La taille des capteurs numériques au format APS-C, plus petite que celle de la pellicule argentique ou des capteurs Full-Frame, induit plusieurs modifications des paramètres techniques d'une photographie. La plus perceptible d'entre elles, à savoir la modification de la focale apparente, symbolisée par le "crop factor", a déjà été abordée en détail dans cet article.

L'objet de cet article est d'aller plus loin et d'aborder une autre conséquence importante due à l'utilisation d'un capteur APS-C. Au delà de la focale apparente, la profondeur de champ et la perspective chère aux yeux des photographes subissent, elles aussi, une modification que nous allons explorer dans cet article.

Avant de rentrer dans le vif du sujet, il est bon de rappeler ce qu'est la modification de la focale apparente par l'intermédiaire du crop factor qui vaut 1,5. Si vous voulez lire une explication plus détaillée, nous ne pouvons que vous conseiller la lecture de notre premier article consacré au crop factor.

Pour commencer, un objectif projette dans le boîtier reflex une image circulaire dont seulement une portion rectangulaire traverse l'obturateur pour former une image sur le capteur. La diagonale du capteur APS-C étant 1,5 fois plus petite que celle du 24x36, la portion d'image utilisée a également une diagonale 1,5 fois plus petite, comme le montre l'image suivante :

 

 

Ainsi, on a pris l'habitude de dire qu'un capteur APS-C fournit une image « recadrée » d'un facteur 1,5 par rapport à un capteur Full-Frame ou à un film 24x36, c'est le fameux « crop factor » :

 

 

Si on admet que la 1ère photo a été prise à une focale de 200mm, le cadrage de la seconde correspond effectivement à un 300mm. Ce crop factor entraîne cependant encore d'autres modifications. Pour l'illustrer, mettons-nous à la place d'un utilisateur d'APS-C qui passe au Full-Frame.

Pour conserver le même cadrage à focale identique, il devra avancer et se rapprocher de son sujet. Cela peut sembler anodin, mais ça change l'image car le fait de s'approcher du sujet modifie le grandissement (qui est fonction de la distance et de la focale) et la perspective.

Par définition, quand la distance diminue à focale égale, le grandissement augmente. La profondeur de champ (PDC) étant fonction inverse du grandissement, elle diminue alors. On constate effectivement que la profondeur de champ, à tous réglages identiques, diminue quand on s'approche du sujet (l'exemple extrême en est la macro, avec une PDC de quelques mm seulement !). En conséquence, le fait de devoir se rapprocher en 24x36 diminue la PDC par rapport à celle obtenue sur APS-C.

La perspective, elle, ne dépend que de la distance du sujet. Toujours à cadrage égal, plus on est proche, plus la perspective est accentuée. D'autre part, l'angle de champ couvert en 24x36 est plus important qu'en APS-C, ce qui modifie aussi l'étendue de l'arrière-plan visible à taille de sujet identique, comme on le voit ici :

 

Cet effet est d'ailleurs assez facile à visualiser. Si on s'éloigne d'un objet en zoomant (pour garder sa taille identique dans le viseur), la largeur de l'arrière-plan change, Alfred Hitchcock l'utilisait dans ses films !

 

Voici une comparaison concrète:

-la première photo est prise en APS-C, focale 50mm et f/4 à 1m50 de l'arbuste;

-la seconde en FF, focale et ouverture identiques, mais à 1m pour conserver le cadrage du premier plan:

On voit que l'arrière-plan est plus étendu en FF, et que la profondeur de champ est légèrement réduite, environ un diaphragme d'écart...

 

Conséquences et réflexions :

- Avec un capteur APS-C, la profondeur de champ est plus importante qu'avec un capteur Full-Frame à ouverture, focale et cadrage identiques, car on s'éloigne plus. L'écart de rendu est de l'ordre d'une division de diaphragme, car la diagonale est divisée par 1,5 alors que passer d'une valeur de diaphragme normalisée à l'inférieure se fait en divisant par 1,4, valeur sensiblement équivalente. Ainsi, une photo prise au 50mm à f/2 en APS-C présente une PDC proche de celle prise à 50mm f/2.8 en 24x36.

- A cadrage du sujet et focale identique, la perspective est plus marquée en 24x36, et les arrière-plans sont plus étendus.

- On peut aussi envisager le cas des compacts, pour la plupart équipés d'un capteur à diagonale 5 fois plus petite que le 24x36. Pour photographier à distance « normale », ils utilisent par exemple un zoom 7-21, équivalent d'un 35-105 en 24x36. La distance de mise au point conjuguée à la très faible focale donne un faible grandissement, et donc une grande PDC : quasiment tous les plans sont nets, ce qui peut être un avantage mais réduit considérablement les possibilité créatives.

Ces différences peuvent aider à choisir entre capteur APS-C et Full-Frame (hormis considérations financières et qualitatives !), car nous avons vu que le rendu n'est pas le même. Le 24x36 permet un plus grand contrôle du flou et de sa répartition, et l'APS-C « resserre » les cadrages, intéressant pour l'amateur de longues focales (effet « converter » sans perte de luminosité !). De plus, la fabrication d'optiques très grand-angle qualitatives en APS-C est très onéreuse, limitant les APS-C à des zooms grand-angle peu lumineux et chers eu égard à leur ouverture...

 

Commentaires

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Jinroh  - merci     |2008-11-25 19:18:12 Article intéressant, merci. j'ai du m'y reprendre à plusieurs fois pour lire certains passage mais les explications sont claires. Répondre | Citer

Sqlutsqvq   |2008-11-27 01:15:37 Encore merci pour cet article, j'en apprends toujours plus grace a ce site ! bravo encore ! Répondre | Citer

tilu  - un article clair mais un point est un peu rapide p   |2008-12-14 16:26:31 j'ai pas piger la similitude entre diaphragme qui evolue de façon géométrique en sqrt(2) et le fait qu'un apsc crope d'un facterur 1.5... On dit que le FF permet une PDC ~1 diaph plus ouvert, c'est vrai mais je ne suis pas convaincu que la démonstrationdonné dans l'article (sqrt(2)=1.5 ) soit vraiment juste car dans la determination de la pdc, jouent la surface du diaphragme mais aussi la distance au sujet, c'est donc suremnt moins clair (je dis pas que c'est faux) que ce qui est dit dans l'article. tilu Répondre | Citer

Julien Fribaud   |2009-01-18 18:21:39 En fait le problème se prend à l'envers, ce n'est pas la surface du diaph qui cause cette différence mais bel et bien la distance: Grossièrement, devoir s'approcher 1,5 fois plus près en FF diminue la PDC d'un facteur 1,5 par rapport à l'APS-C; l'écart entre deux divisions de diaph étant un facteur 1,4 (f/1,4-2-2.8-4 etc...), on a une diminution de PDC de l'ordre d'une division de diaphragme. Répondre | Citer

Lesuave     |2009-01-23 04:30:22 Super article. Je comprends maintenant l'intérêt des capteurs full frame qui ne sont pas qu'une course au mégapixel. Répondre | Citer

Mike   |2009-03-30 13:07:30 Merci pour l'article, qui comme tous les autres s'avère très intéressant. Mais une question cependant : il me semble que pour tous les points considérés, tout se passe comme si on utilise une focale 1.5 fois plus longue avec un APS-C qu'avec un FF. Je m'explique : prenons un certain cadrage avec un alpha 900 (FF) et une focale 50 mm, ouverture 4. Maintenant je prends un alpha 700 (APS-C), un objectif 35 mm, j'ouvre à 4, je me place exactement au même endroit. Si je ne me trompe pas, j'aurai exactement la même photo (même PDC, même perspective). Du coup je ne vois pas tellement l'intéret du FF, en considérant qu'il faut juste des objectifs de focales 1.5x moins sur APS-C pour obtenir exactement le même résultat. Mais peut-être me trompe-je Répondre | Citer

Patrick   |2009-03-30 13:19:29 Et oui, tu te trompes, Mike. Tu oublies que plus la focale est courte, plus la profondeur de champ est grande. Quand tu utilises un 35mm en APS-C, tu as une profondeur de champ plus grande qu'avec un 50mm en FF, à la même ouverture. C'est pour cette raison que les compacts ont des profondeurs de champ quasiment infinies même à leurs plus longues focales. Le crop factor étant classiquement de 6, quand tu shootes en équivalent 120mm, la vraie focale de l'optique est 20mm et tu as la profondeur de champ d'une optique de 20mm, donc très grande. Pour les photophone, je n'en parle même pas : tu es en hyperfocale quasi permanente ! Répondre | Citer

Jean     |2009-12-18 02:18:50 Patrick, non, je ne suis pas d'accord. La profondeur de champ est uniquement due au rapport de grandissement et à l'ouverture. Une image prise au 100mm en APS-C est identique à celle prise au 150mm en 24x36 (à ouverture identique) car le point de vue et donc le rapport des distances entre les différents plans ne changent pas. A contrario, une image donnée tirée en A2 n'aura que quelques zones parfaitement nettes si elle est vue à 15cm de distance alors qu'elle sera parfaitement nette vue à 5m ! -> la pdc tient essentiellement aux rapport de grandissement des différents plans pour un point de vue donné. Répondre | Citer

Patrick Moll   |2009-12-18 03:14:10 Je ne suis pas d'accord non plus, Jean. Quand on shoote un même sujet d'un même endroit avec par exemple un 50mm sur un APS-C et avec un 75mm sur un FF, la profondeur de champ est différente. C'est même une des raisons qui pousse vers le plein format, pour retrouver les "vraies" profondeurs de champ qu'on avait en argentique. On peut le vérifier facilement en faisant le calcul sur un DOF calculator. Un exemple : pour un sujet placé à 10m shooté à f/8, avec un 75mm sur A900 et un 50mm sur A550, on a les résultats suivants : Pour l'A900 : Near limit 7.03 m Far limit 17.3 m Total 10.3 m Pour l'A550 : Near limit 6.11 m Far limit 27.5 m Total 21.4 m Répondre | Citer

Pierre   |2009-05-24 14:25:48 Article très intéressant Répondre | Citer

alpha900-67   |2009-08-27 21:07:23 y'a çà aussi : http://www.nicolasgenette.com/Labo/Articles/CropFactor/index.php Répondre | Citer

Caroub   |2009-12-27 19:04:36 Excellent article tout y est dit et bien dit Répondre | Citer

christophe     |2010-02-01 13:40:40 Super article, très bien illustré. Répondre | Citer

Daniel Metz   |2010-02-24 16:24:16 Un article bien conçu et bien documenté. Mais vous ne traitez que de la différence de PDC entre des capteurs de taille différente. Pourquoi pas ? L'apport le plus important, pour moi, est l'augmentation de la sensibilité. Un 24 X 36 avec une surface de capteur du double de celle d'un APS-C capte deux fois plus de lumière. On gagne un cran de sensibilité qui se traduit par un gain dans le modelé de l'image impossible à imiter avec un capteur plus petit. Répondre | Citer

Julien   |2010-02-24 20:32:43 L'article ne traite pas de sensibilité, car ce n'est pas une question géométrique comme la PDC et la perspective, c'est un autre sujet. Par contre, la sensibilité ne dépend pas fondamentalement de la taille du capteur, mais de la taille des photosites. Si effectivement un FF 12 MP est plus sensible qu'un APS-C 12 MP, ce n'est pas à cause de la taille du capteur, mais bien grâce aux photosites plus grands. A l'inverse, un FF 24 MP ne "collectera" pas plus de photons en intensité qu'un APS-C 10 MP... Ses photosites n'ont pas une surface plus grande, il y en a plus, mais ils couvrent un champ plus large et ne collectent donc pas plus d'intensité de lumière.... Il y a bien un gain de modelé en augmentant la surface du capteur, même à résolution égale, mais la sensibilité ne dépend que de la taille des photosites. Et aussi et surtout de l'exploitation faite par le capteur de ces photons, puis de l'interprétation logicielle... Répondre | Citer

Jacques  - Quelques erreurs   |2010-06-11 20:31:07 Professionnel depuis plus de 30 ans (BTS Louis Lumière) votre article comporte quand même une erreur importante. Lorsqu'on change de taille du capteur, il est nécessaire, pour conserver le même angle de prise de vue et la même perspective de changer également la focale. Ainsi l'équivalent du 50 mm de "Bresson" en cinéma 35 mm sera un 25 mm (série zeiss) en super 16. Et là, tout assistant opérateur sait que les tables de profondeurs de champ n'ont rien à voir. Confortable en S16 avec un 25 mm, la mise au point devient un enfer avec en film 35 mm avec un objectif de 50 mm . Maintenant montez un Zeiss ou un Voigtländer 58mm Nokton 1.4 à mise au point manuelle sur un APSc et vous allez rater pas mal de photos (à pleine ouverture) avant de maîtriser cet objectif : vous avez en gros la PdC du film 35 mm ! Enfin plus un capteur est petit plus il faut pouvoir disposer de focales courtes pour avoir un grand angle. Le problème des courtes focales est d'abord leur couverture de champ (au niveau du capteur) : un 16 mm pour APSc ne couvrira jamais le 24x36. Il faut donc utiliser des focales et des optiques dédiées en fonction du format. Les téléobjectifs, en revanche, peuvent plus facilement passer d'un capteur à l'autre car leur couverture de champ (ne pas confondre avec l'angle) est plus grande. Répondre | Citer

Julien   |2010-06-11 22:38:05 Je ne vois pas de contradiction entre l'article et ce que vous précisez, Jacques. Effectivement, pour un même focale et à taille de sujet identique, l'angle de champ sera différent entre APS-C et FF. C'est l'exemple illustré par le schéma. En conséquence, on ne peut pas (comme vous le précisez justement) conserver angle de champ et perspective sans changer de focale, il n'y a pas de contradiction, c'est une conséquence logique. Et tout aussi mathématiquement et logiquement, la profondeur de champ est modifiée, car focale et grandissement changent... Toujours pas de contradiction, c'est juste le même point démontré par l'inverse ;-) Quand à la "couverture de champ" qui découle du cercle d'image nette produit par l'objectif (qu'on appelle communément "couverture"), c'est un point que les utilisateurs de reflex ont dû réaliser lors de l'apparition des objectifs spécifiques APS-C, ne "couvrant" pas le FF. Ce n'est pas l'objet de l'article, mais c'est totalement juste. En fait il n'est pas impossible d'obtenir une couverture suffisante à un FF en très courte focale, sans chercher dans les objectifs exotiques je pense au Sigma 12-24 par exemple. Seulement, la conception retrofocus demande effectivement de gros diamètres pour cela, et les focales plus courtes indispensables en APS-C gagnent beaucoup à voir leur couverture limitée, au bénéfice de l'encombrement, du poids et du prix de l'objectif. Ce point peu abordé en reflex est primordial en moyen et grand format... A contrario augmenter la couverture de l'objectif peut être peu coûteux, surtout dans les focales "moyennes", et permet ainsi de diminuer le vignettage et la baisse de performances en périphérie à peu de frais, sans lentilles spéciales hors de prix. Le Sony 50 f/1.8 est un bon exemple : dédié APS-C, il couvre en fait pratiquement le format 24x36, ainsi le fait de n'utiliser que la partie centrale de l'image permet d'obtenir d'excellentes notes sans gros frais. Testé sur un reflex FF le bilan serait tout autre... Répondre | Citer

Ricoh     |2010-07-26 09:30:12 Bon article !!!!!!!!!!! Répondre | Citer

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