TkPDC est un logiciel gratuit.
TkPDC et toutes ses composantes (code source / documentation / images inclus) sont distribués sous licence GPL (General Public License).
Il est interdit d'utiliser / distribuer TkPDC commercialement.
Vous êtes autorisé à utiliser / copier / redistribuer TkPDC et sa documentation aux conditions suivantes :
TkPDC est distribué sans aucune garantie, ni explicite ni implicite.
PDC : Profondeur De Champ
DCC : Diamètre des Cercles de Confusion
MAP : Mise Au Point
PPN : Premier Plan Net
DPN : Dernier Plan Net
TkPDC est une application codée en Tcl/Tk destinée à tout photographe qui souhaite visualiser facilement :
autorisées par les ouvertures du diaphragme et les focales de son choix. En outre TkPDC permet de calculer les diamètres de cercles de confusion correspondant à tout format de film/capteur, tout format de tirage photo, en tenant compte de la distance à laquelle la photo est regardée.
On rappelle que la PDC dépend de 4 facteurs :
Mais il est plus exact de dire que la PDC dépend entièrement de 3 facteurs :
où le rapport de reproduction est égal au rapport entre la taille de l'image d'un objet sur le film/capteur et la taille de l'objet lui-même. Ce rapport varie donc avec la focale et la distance de MAP.
Interface de l'application : tracé des hyperfocales
Interface de l'application : tracé de la profondeur de champ
L'interface permet à l'utilisateur de jouer sur la distance de mise au point pour voir l'évolution des courbes de PDC, un peu comme le permettent les indicateurs de PDC sur le fût des objectifs, ou les courbes de PDC portées par certains zooms à pompe :
Vivitar 70-210 f/4.5-5.6
Vivitar 70-210 f/4.5-5.6
+ fonctions mineures (gestion des couleurs, etc)
Avertissement : les principes énoncés ci-dessous ne tiennent pas compte des phénomènes de diffraction.
Quelle que soit la distance de mise au point, les objets photographiés considérés comme nets par l'oeil humain sont situés dans une zone de netteté comprise entre un premier plan net et un dernier plan net situés de part et d'autres de la distance de MAP :
a/ Définition 1 : L'hyperfocale est la distance la plus courte entre le boîtier et l'objet photographié, à partir de laquelle il est considéré comme net si la mise au point est faite à l'infini. Dans ce cas le premier plan net est donc situé à l'hyperfocale.
b/ Définition 2 : L'hyperfocale est la distance de MAP la plus courte pour laquelle on considère que le dernier plan net est repoussé à l'infini. Dans ce cas le premier plan net est situé à la moitié de l'hyperfocale.
c/ La MAP est faite avant l'hyperfocale. Dans ce cas la premier plan net est situé entre le boîtier et la moitié de l'hyperfocale. Le dernier plan net est à une distance quelconque ; l'infini est flou.
d/ La MAP est faite au-delà de l'hyperfocale. Dans ce cas le dernier plan net est à l'infini, et le premier plan net est à une distance quelconque comprise entre la moitié de l'hyperfocale et l'hyperfocale elle-même.
Soit :
d la distance de MAP (m)
f l'ouverture du diaphragme
F la focale (mm)
dcc le DCC (mm) tel que défini plus loin
l'hyperfocale (m) s'écrit :
La PDC correspond donc à la distance entre le PPN et le DPN. La distance entre le support (film/capteur) et ces plans est calculée ainsi :
et la PDC s'écrit : PDC = dpn - ppn
Il s'agit du diamètre minimal acceptable sur le support de l'image (film/capteur), de deux points juxtaposés afin qu'ils puissent être discernés par l'oeil une fois la photo tirée. Ce paramètre dépend donc :
On estime couramment qu'un oeil ayant une acuité de 10/10 est capable de discerner, à une distance de 3m, deux points distants l'un de l'autre de 1mm (on trouve parfois 0.9mm). Si leur distance relative est plus faible alors l'oeil ne peut les discerner et ils appraissent confondus.
En (c) les deux objets apparaissent confondus, donc le DCC est plus grand que la dimension des objets sur le support (film/capteur), et de (a) à (c) en passant par (b) le DCC va croissant.
Le tirage (b) est plus grand que le tirage (a) ; en (a) les deux objets apparaissent confondus, donc le DCC est plus grand que la dimension des objets sur le support (film/capteur), et de (a) à (b) le DCC va décroissant.
Soit :
le DCC s'écrit ainsi :
Par exemple, pour :
le DCC résultant est de :
La distance à laquelle la photo est regardée a un fort impact sur le DCC. Ainsi, si on regarde la même photo à une distance de 60cm au lieu de 30, le DCC résultant est de :
Ainsi, si la distance à laquelle on regarde la photo double, alors le DCC double également, et l'hyperfocale est réduite de moitié ! Par conséquent la pronfondeur de champ perçue est bien plus grande : plus la photo est regardée de loin, et plus elle paraît nette.
Dans ce document, nous avons adopté la convention la plus répandue qui fait dépendre la PDC explicitement de la distance de mise au point et de la focale. Mais il est plus exact de dire que la PDC dépend du rapport de reproduction :
Rr = taille_image / taille_objet
ce qui a aussi l'avantage de montrer que, toutes choses étant égales par ailleurs, si le rapport de reproduction ne varie pas, alors la PDC ne varie pas non plus : à ouverture et DCC égaux, conserver le cadrage permet de conserver la PDC. Par exemple, passer en focale de 50mm à 100mm impose, pour garder le même cadrage, de multiplier la distance de MAP par 2. La PDC est identique :
Contrairement à une idée répandue concernant les capteurs d'appareils photo numériques, la définition ci-dessus montre que le DCC ne dépend fondamentalement pas de la taille des photosites (et donc pas de la résolution du capteur). Il ne dépend que de la capacité de l'oeil à discerner des détails sur le tirage de la photo à une certaine distance, ce paramètre étant rapporté aux dimensions du capteur.
Il suffit, pour s'en convaincre, de se figurer une photo de deux objets suffisamment gros pour couvrir un nombre quelconque de pixels (oublions les photosites qui, dans une matrice de Bayer, sont plus petits que les pixels de l'image finale et ne retenons que la taille d'un pixel effectif de l'image, rapportée aux dimensions du capteur) : on pourra toujours rapetisser cette photo suffisamment, ou l'éloigner de nos yeux, pour que ces deux objets se confondent et semblent ne plus faire qu'un. En faisant cela on augmente progressivement le DCC jusqu'à ce qu'il devienne supérieur à la dimension des objets de la photo (rapportée aux dimensions du capteur).
A l'inverse, la définition donnée au pragraphe précédent semble nous dire que l'on peut toujours agrandir suffisamment une photo, ou l'approcher de nos yeux, pour discerner des détails toujours plus fins. Or le support film/capteur a nécessairement une limite physique de résolution : quels que soient les paramètres du DCC (distance / agrandissement de la photo) on ne saurait discerner deux objets si leur image transmise par l'objectif à un capteur numérique est plus petite qu'un pixel. Ainsi la taille des pixels constitue une limite basse à la valeur du DCC pour un support donné en fonction de sa résolution. Mais des conditions d'observation confortable ne conduisent en général pas à un DCC proche de cette limite.
Par exemple, le Nikon D3 est doté d'un capteur 24x36mm fournissant des images de 4256x2832 pixels, soit 12.05 Mpixels effectifs environ, de 8.45µm de côté. Attention, nous ne parlons pas de la taille des photosites du capteur, mais bien de la dimension d'un pixel de l'image finale, rapportée aux dimensions du capteur. Cette dimension de 8.45 µm ne correspond donc à aucune élément physique sur le capteur.
Alors si l'on fait varier les paramètres du DCC, par exemple en agrandissant le tirage ou en l'approchant de nos yeux, le DCC diminue ainsi que la PDC, mais seulement jusqu'à un certain point. Le DCC limite est donc de 8.5 µm environ (0.0085mm), ce qui correspond par exemple au DCC d'un tirage de 40x60cm regardé à une distance de 40cm. Si on l'approche davantage, le DCC ne diminue plus (car alors il deviendrait inférieur à la taille d'un pixel), et la PDC non plus ; l'image apparaît "pixelisée".
Dans le cas d'une image numérique, on comprend donc également qu'un rééchantillonnage de l'image (diminution du nombre de pixels à cadrage identique) tend à élever cette limite basse du DCC. Dans le cas d'une image imprimée, c'est la résolution de l'imprimante qui doit faire foi. Par exemple, pour une image faite en APS-C puis réduite à 1280x853 pixels pour un affichage sur un moniteur d'ordinateur, la limite inférieure du DCC est de 0.019mm. Si l'écran mesure 30cm de long, alors le DCC limite est atteint quand on se rapproche de l'écran à une distance de 70cm. Si on s'approche encore davantage, alors le DCC cesse de diminuer, et la PDC aussi.
On entend souvent dire que les supports 24x36 permettent une PDC plus réduite que les capteurs APS-C. Or on constate que plus le capteur est grand, et plus le DCC est important, ce qui tend à raccourcir l'hyperfocale, et donc à augmenter la PDC (pour une distance de MAP et une focale égales). Cela semble contradictoire. Mais pour être juste il faut faire le calcul en conservant le cadrage de la photo, et non en conservant la focale et la distance de MAP. On rappelle (cf paragraphe précédent) que, pour un capteur numérique, la taille des photosites et la résolution du capteur n'influencent pas la PDC.
Or pour conserver le cadrage, il faut faire varier soit la focale, soit la distance par rapport au sujet -et donc la distance de MAP. (alors la perspective change aussi)
En passant d'un capteur APS-C à un capteur 24x36 :
Démonstration :
La formule du DCC au paragraphe précédent montre que, si on appelle :
et en rappelant que le rapport des dimensions de ces deux capteurs est de 1.5, alors : dcc' = 1.5 x dcc
Ainsi, soit H (resp. pdc) l'hyperfocale (resp. la PDC) de l'APS-C et H' (resp. pdc') l'hyperfocale (resp. la PDC) du 24x36 :
H' = H / 1.5 et la PDC est donc plus élevée, précisément multipliée par 1.5 si la distance de MAP est négligeable au regard de l'hyperfocale.
Afin de conserver le cadrage, il faut donc faire varier soit la focale, soit la distance de MAP.
Soit F la focale utilisée sur l'APS-C et F' la focale utilisée sur le 24x36, pour conserver l'hyperfocale en modifiant seulement la focale il faut :
F' = F / 1.5 et par conséquent H' = H x 1.5 et la PDC est donc plus faible, précisément divisée par 1.5 si la distance de MAP est négligeable au regard de l'hyperfocale.
Si on ne modifie pas la focale mais plutôt la distance de mise au point ( d pour l'APS-C et d' pour le 24x36), alors il faut imposer (Thalès ou les bases de la trigonométrie dixit) :
d' = d / 1.5
Or H' = H / 1.5 et par conséquent pdc' = pdc / 1.5 : la PDC est plus faible.
:-P On constate au passage que pour obtenir en APS-C la même PDC qu'en argentique ou qu'avec un capteur 24x36... il suffit de se rapprocher de la photo ! (et en plus ça coûte moins cher qu'un nouveau boîtier)
Nous avons considéré uniquement les impacts quantitatifs de la géométrie et des conditions de prise de vue sur la profondeur de champ. Or la technologie des capteurs numériques d'une part et les films argentiques d'autre part sont réputés offrir des profondeurs de champ de qualités différentes.
Cependant on touche ici aux limites de l'objectivité dans l'appréciation du net et du flou. Afin de rester factuel, on se bornera donc à décrire le fameux "effet guillotine" réputé caractériser les photos numériques.
Il s'agit simplement d'une transition plus rapide entre le net et le flou :
Ce schéma est simpliste. On fait l'hypothèse que la netteté perçue a une allure quasi gaussienne et que le net et le flou sont séparés par un seuil bien franc. De plus, ces courbes ne sont pas "à l'échelle", c'est-à-dire pas représentatives quantitativement de l'effet guillotine ; elles ont seulement vocation à montrer la nature de cet effet.
Au lancement, l'application affiche un bandeau composé de 4 ensembles :
Tous les réglages modifiés par l'utiliateur sont sauvegardés à la fermeture de l'application, de sorte qu'elle apparaîtra à l'identique à la session suivante. Les paramètres sont sauvegardés dans le fichier TkPDC.sav. Si ce fichier est supprimé alors l'application sera intégralement réinitialisée.
Cette fonction affiche, pour les focales (en mm), ouvertures et DCC (en mm) choisis, les distances hyperfocales (en m). La distance est donnée en abscisse, et la focale en ordonnée ; ces deux axes sont logarithmiques.
C'est la fonction principale de l'application. L'affichage de la PDC est composé :
Les courbes d'hyperfocale ou de PDC peuvent être exportées sous forme d'image jpg ou png via le menu "Fichier/Exporter sous forme d'image". Le format gif n'est plus supporté.
La création de l'image peut prendre du temps. Une fenêtre temporaire s'ouvre, montrant l'image finale ; elle se ferme automatiquement une fois l'image créée. Si elle reste ouverte c'est parce que le processus est long et peu performant.
La dimension en pixels de l'image n'est pas celle de l'affichage, et elle peut être emodifiée dans le menu "Fichier/Dimensions d'export image". Ce menu ouvre une boîte de dialogue permettant de fixer les dimensions en pixels de l'image. Pour lui donner les mêmes proportions que le graphe affiché, il faut cocher l'option "Conserver les proportions" (dès lors la hauteur est modifiée pour en tenir compte).
cf Export d'une courbe sous forme d'image
Ce sont les paramètres influant sur la profondeur de champ.
Ce menu ouvre une boîte de dialogue permettant d'ajouter ou supprimer des valeurs à la liste.
A gauche figure la liste (1) existante. La valeur en surbrillance dans cette liste peut être supprimée via le bouton "Supprimer". L'utilisateur peut fournir une nouvelle valeur dans le champ de saisie (2), qui sera ajoutée à la liste grâce au bouton "Ajouter". Un clic sur le bouton "Terminer" mettra à jour la liste dans la fenêtre principale de l'application. Un clic sur le bouton "Annuler" fermera la boîte de dialogue sans tenir compte des modifications.
La liste peut contenir au maximum 10 valeurs d'ouvertures.
Voir au chapitre précédent les paragraphes concernant le calcul du DCC. Ce menu ouvre une boîte de dialogue permettant d'ajouter ou supprimer des valeurs à la liste des DCC.
A gauche figure la liste existante (1).
En haut à droite figure un ensemble permettant de calculer un DCC en fonction de :
L'application veillera à ce que la photo ait les mêmes proportions que le support. Ainsi, si une dimension du support est modifiée, la dimension équivalente de la photo est recalculée en conséquence. Si une dimension de la photo est modifiée, alors l'autre dimension est recalculée pour maintenir les proportions.
Le DCC résultant peut être calculé soit en cliquant sur le bouton "calcul du DCC résultant" (2), soit en appuyant sur ENTREE après modification d'un paramètre.
Le DCC résultant peut être ajouté à la liste grâce au bouton "Ajouter".
La liste peut contenir au maximum 4 valeurs de DCC.
En bas à droite figure un ensemble (3) fournissant pour information la valeur minimale permise pourle DCC en fonction :
En bas et au centre figure un ensemble permettant d'ajouter à la liste un DCC choisi arbitrairement (4).
Un clic sur le bouton "Terminer" mettra à jour la liste dans la fenêtre principale de l'application. Un clic sur le bouton "Annuler" fermera la boîte de dialogue sans tenir compte des modifications.
Une fois revenu à la fenêtre principale de l'application, un survol des valeurs de DCC par la souris provoque l'affichage d'une bulle récapitulant les paramètres ayant conduit à ces valeurs, mais seulement si elles sont issues du calcul basé sur les dimensions et la distance de la photo observée, dans le bloc (2). si le DCC a été choisi arbitrairement dans le bloc (4), aucune bulle ne s'affiche.
Si l'option "Figer l'axe de distance de MAP" est cochée, alors l'axe montrant la distance de MAP est systématiquement centré dans le graphe. La distance minimale portée sur le graphe correspond au PPN le plus court. La distance maximale est donc contrainte par la distance de MAP et ce PPN. Ainsi les courbes de DPN ne rentrent pas forcément en entier dans le graphe.
Si l'option est décochée alors le graphe de PDC est dimensionné afin que les courbes de PDC soient affichées en entier, tant que le dernier plan net n'est pas plus éloigné que la distance qui a été fixée comme maximale (cf le § Tracé des courbes de PDC).
L'intérêt de cette fonctionnalité est de montrer que les indicateurs de PDC qui figurent sur les fûts des objectifs ne sont que des approximations, valables pour les distances de MAP les plus courtes. A partir d'une certaine distance de MAP, les courbes de DPN ne sont plus symétriques des courbes de PPN. Sur les fûts des objectifs, l'erreur commise est cependant faible car les graduations de distance ne vont pas aussi loin qu'ici, et les courbes atteignent rapidement l'infini.
Avec l'option "figer l'axe" :
Sans l'option "figer l'axe" :
Par défaut les courbes de PDC donnent le premier plan net (PPN) et le dernier plan net (DPN). On peut n'afficher que l'un des deux. Pour cela il faut sélectionner l'option désirée.
Ce menu permet de choisir chaque couleur associée à une ouverture du diaphragme. 5 couleurs coexistent, et si le nombre d'ouvertures du diaphragme est supérieur, alors la 6e ouverture sera affichée avec la 1re couleur, la 7e ouverture avec la 2e couleur, etc.
Ce menu permet de choisir toutes les couleurs de l'application. A noter : par défaut la couleur de fond des courbes et la couleur de fond des menus sera calquée sur la couleur de fond de la fenêtre principale de l'application. Cela peut être désactivé en choisissant des couleurs différentes de la couleur de fond.
De plus, si la couleur de fond choisie est sombre, alors la couleur du texte et celle des axes et du quadrillage des courbes sera adaptée pour conserver un bon contraste.
Ce menu ouvre une boîte de dialogue qui permet de régler le nombre de points par segment de courbe. Chaque courbe est un assemblage de segments. Si les courbes sont lentes à afficher (en particulier lorsqu'on déplace le curseur de distance de MAP), alors il convient d'augmenter le nombre de points par segment. Cela accélérera l'affichage. Plus ce nombre est faible, et plus les courbes sont précises.
Ce menu permet de choisir parmi 6 valeurss la taille des affichages. Toues les affichages seront touchés.
Cette option permet, lorsue la souris se déplace au-dessus du graphe d'hyperfocales ou de PDC, d'afficher la distance et la focale correspondante à côté de la souris.
Ce menu permet de changer la langue de tous les affichages. Pour le moment, seuls le français et l'anglais sont supportés.
Ce menu permet de passer du système métrique au système anglo-saxon (pieds/pouces). Les grandeurs comme la focale ou le DCC demeurent cependant toujours exprimés selon le système métrique car c'est la convention.
Cette commande permet de remettre à zéro tous les paramètres que l'utilisateur peut modifier (liste d'ouvertures et de DCC comprises). Cela remettra l'application dans l'état qui était le sien à sa première exécution. Cette commande a le même effet que supprimer "à la main" le fichier TkPDC.sav.
Ce menu donne accès à l'accord de licence, à la documentation et au splash-screen de l'application (mentionnant son numéro de version).
La focale est une caractéristique optique de l'objectif. Elle ne dépend pas du boîtier sur lequel l'objectif est monté. Par conséquent un 50mm sera toujours un 50mm sur un boîtier APS-C, et sa profondeur de champ sera toujours celle d'un 50mm.
Cette distance est mesurée à partir du capteur/film.
Voir ci-dessus le chapitre Principes et calcul de la profondeur de champ, §Influence de la taille du capteur/film sur la PDC.
Les définitions données au chapitre Principes et calcul de la profondeur de champ, §Distance hyperfocale, permettent de dire que si on fait la mise au point à l'hyperfocale, alors tout est net de la moitié de l'hyperfocale jusqu'à l'infini. C'est particulièrement utile pour les focales très courtes puisqu'elles sont dotées d'une hyperfocale très courte également. Ainsi pour un objectif de 14mm ouvert à f/4.5 par exemple, l'hyperfocale est à 2.20m environ. Il suffit donc de faire la MAP devant soi à un peu plus de 2m, et on est sûr que le paysage sera net à l'infini.
Non ce n'est pas tout-à-fait équivalent. si on se réfère au graphique du chapitre Principes et calcul de la profondeur de champ, §Spécificité du numérique : effet "guillotine", on voit que la netteté perçue par l'oeil n'est pas de même qualité dans toute la zone de netteté, entre le 1er plan net et le dernier plan net. La netteté perçue sera toujours meilleure à l'endroit où la MAP a été faite qu'au niveau du PPN / DPN.
Ainsi la MAP à l'hyperfocale peut ne pas être très satisfaisante si le paysage en arrière-plan est important.
De la même manière faire la MAP à l'infini en plaçant son sujet à l'hyperfocale ne sera pas très heureux non plus.
NB : cela doit être relativisé pour une photo prise avec un ultra grand angle car les détails du paysage à l'infini sont souvent trop petits pour être perçus comme flous. La MAP à l'hyperfocale est donc d'autant plus satisfaisante que la focale est courte.