Cercle de confusion

En photographie, le cercle de confusion (CdC) est sur une image, le diamètre des plus petits points juxtaposés discernables à l’œil nu à une distance normale de vision. Il dépend de l’acuité visuelle de l’observateur et des conditions d’observation (en particulier la distance d’observation).

En ce qui concerne le film ou le capteur photographique, le CdC correspond au diamètre des points, qui une fois le facteur d’agrandissement appliqué à l’image source, correspondront à la taille des détails les plus fins discernable par l’observateur sur l’image finale. C’est cette valeur moyenne qui est utilisée pour les calculs de la profondeur de champ. Pour s’adapter aux différents formats de capteurs ou de films, plusieurs méthodes empiriques ont été proposées pour déterminer des normes pour la taille des cercles de confusion^[1].

Variation de la représentation de l'image de 2 points. -A Théorique -B Les 2 point sont des taches discernables le CdC admissible n'est pas atteint -C Le CdC admissible est légèrement dépassé -D le CdC admissible est largement dépassé

Il serait plus juste de parler du cercle de confusion maximum admissible ou cercle de confusion maximum acceptable, mais en pratique l’expression cercle de confusion recouvre cette acceptation.

Dans la pratique photographique courante, le cercle de confusion acceptable est basé sur la géométrie optique et les performances de la vision. Il ne prend pas en compte les aberrations du système optique. À l'œil nu cela reste généralement satisfaisant dans des conditions d’agrandissement standards.

De par sa notion, en partie subjective, la détermination de la valeur du cercle de confusion admissible reste un des grands sujets de discussion photographique.

Pour le photographe ou le directeur photo, la notion de cercle de confusion est une référence pour le calcul de l'approximation de la profondeur de champ à la prise de vue.

Détermination du cercle de confusion

Plusieurs méthodes sont utilisées ou ont été utilisées pour la détermination du cercle de confusion, pour les différents formats photographiques. Elles conduisent à des variations dans les valeurs données aux cercles de confusion.

Acuité visuelle

Article détaillé : Acuité visuelle.

Mire pour 5 cycles par mm, avec modification du contraste

Simulation de l'agrandissement d'une petite surface

Dans des conditions optimales, bon éclairage, fort contraste du sujet, typiquement un trait noir sur fond blanc, des yeux humains normaux (emmétrope) sont capables de discerner au maximum une ligne de 0,075 mm à une distance d’environ 25 cm^[2]. C'est la distance minimum moyenne pour l’accommodation proche (Punctum proximum). En pratique les conditions optimales étant rarement réunies, une valeur de 0,1 mm est plus généralement admise. Cela correspond à une alternance de 0,2 mm (blanc/noir), soit 5 cycles par millimètres, qui représente environ un angle de 1 minute d'arc soit 0,01667 degré^[3].
Le champ de vision binoculaire humaine est en moyenne de 60 °, ce qui permet d'embrasser un surface d'environ 290 mm de diamètre à une distance de 250 mm. Dans ces conditions, tout détail inférieur à 0,2 mm ne pourra généralement être discriminé à l’œil nu.

Pour la photographie

Les valeurs des cercles de confusion découlent de ces mesures, tout en gardant une perspective correcte à l'agrandissement.

Une prise de vue en 24x36 devra être agrandie environ 6,7 pour obtenir une image de dimension comparable. Pour une définition finale identique, la résolution sur le film devra être de 0,2/6,7 soit c=0,0298mm (environ 0,03 mm)^[2].

Autres méthodes d’approximations

D’autres méthodes d’approximations du cercle de confusion ont été ou sont utilisés.

Une méthode pour les petits formats a été utilisée en prenant comme critère de calcul la focale de l'objectif divisé par 1 000. c=$\scriptstyle\frac{f}{1000}$. Elle avait comme principal inconvénient de donner un CdC dépendant de la focale, outre que le calcul donnait c=0,05 pour un 50 mm en 24x36. Elle n'est plus utilisée^[2].

Une méthode connue sous le nom de formule Zeiss donne comme critère de calcul de cercle de confusion : c=$\scriptstyle\frac{1}{1730}\text{ x Diagonale du format}$. La valeur de 1 730 proviendrait de la considération d'un cercle de confusion de 0,025 pour un film 35 mm, (43,27/0,025 donne environ 1 730)^[4],[5].

Exemple:

• Pour un format 6x6 : $\scriptstyle\frac{1}{1730}\sqrt{60^2+60^2}\approx0,049 mm$

Sur le même principe, d'autres tables utilisent la valeur de c=0,03 mm comme référence pour un film 35 mm, en particulier pour les APN^[6], ce qui correspond à c=$\scriptstyle\frac{1}{1442}\text{ x Diagonale du format}$ parfois arrondi à $\scriptstyle\frac{1}{1500}$.

Limites de la valeur du cercle de confusion

La valeur du cercle de confusion étant liée à la physiologie de la vision humaine, reste une valeur subjective. La perception de netteté ne sera pas la même pour une image statique (photo) que pour une image dynamique (film). Les conditions de visionnage, la luminosité, l’agrandissement, la distance de l’observateur restent prépondérantes pour l’appréciation de la netteté. Il en résulte que le cercle de confusion est une valeur de base, qui peut être adaptée aux besoins spécifiques. (Photo scientifique, agrandissement extrême...). Pour les prises de vue cinématographique, des essais caméra sont réalisés avant le tournage.

Implications pratiques

L’utilisation de la notion de cercle de confusion a permis de développer des tables de profondeur champ en fonction des dimensions des films ou capteurs utilisés, indépendamment de la connaissance de l'agrandissement final. Ces références sont couramment utilisées par les constructeurs d’optiques^[7], de matériel cinématographique^[8], ou d’accessoires techniques^[9]. Avec l’expansion de l’informatique portable, les tables de profondeurs de champ laissent aujourd’hui la place aux logiciels de calcul spécialisés^[10].

Prise de vue

Article détaillé : Profondeur de champ.

Liée au format du capteur, de l'agrandissement de l'image finale, le cercle de confusion admissible, quelle que soit son approximation est une des variables fondamentales du calcul de la profondeur de champ.

Tableau de valeurs courantes pour les CdC

Variation de la Profondeur de Champ en fonction de la taille du CdC

Valeurs de CdC courantes

Format	CoC (mm)
Photo
APS-C	0.018
35 mm	0.03
645 (6×4.5)	0.045
6×6	0.045
6×7	0.06
6×9	0.07
4×5	0.1
5×7	0.15
8×10	0.2
Photo Numérique
Cinéma
16 mm/Super 16	0.015
35 mm	0.025
Vidéo
2/3"	0.021
1/2"	0.016
1/3"	0.011
1/4"	0.008

Corrections numériques

De nos jours, ces valeurs sont toujours à la base des échelles de profondeur de champ des objectifs, alors que les capteurs permettent d'obtenir des cercles de confusion inférieurs à 0,01 mm (cas typique : taille de pixel de 5 à 7 µm et filtre anticrènelage générant du flou sur 1,5 pixel), générant un flou déjà observable (flou de 30 µm soit 4 à 6 pixels) aux limites théoriques de la profondeur de champ.

Anecdote

Dans le film Blow-up, le héros de l'histoire, photographe, agrandit tellement une photographie qu'elle deviendra un ensemble de taches, ressemblants aux tableaux pointillistes de son ami peintre. Dépassant toute norme de netteté (cercle de confusion), cette image devient abstraite, sauf pour lui.

Notes et références

1. ↑ http://books.google.com/books?id=cuzYl4hx-B8C&lpg=PP1&pg=PA216#v=onepage
2. ↑ ^{a, b et c} Sidney F Ray, The Manual of Photography, p.52,53
3. ↑ Pouvoir séparateur de l'oeil
4. ↑ Zeiss Formula sur Wp:en,
5. ↑ Il s'avèrerait que Zeiss n'ait jamais réellement proposé cette valeur, mais plutôt 1/1500 pour du 24*36 et il se réfèrerait à 1/1000 de la diagonale Zeiss camera lens news N°1, été 1997
6. ↑ Valeurs de CdC pour les APN
7. ↑ Table de profondeur de champ pour les objectifs du constructeur Cooke
8. ↑ Panavision : calculateur de PdC en ligne
9. ↑ Exemple : Manuel du disque de calcul expoaperture
10. ↑ Exemple : DoF Master, calculateur en ligne

Annexes

Articles connexes

• Acuité visuelle
• Pouvoir de résolution
• Profondeur de champ
• Mise au point
• Tache d'Airy
• Fonction d'étalement du point

Liens externes

• Dofmaster, calculateur de profondeur de champ et des valeurs de cercle de confusion
• Fcalc, calculateur de PdC, champ, agrandissement...

Bibliographie

• (en) Ralph E Jacobson et al, The Manual of Photography: Photographic and Digital Imaging, Focal Press, 2000, 9^e éd., 464 p. (ISBN 0240515749). [(en) Aperçu de l'ouvrage sur Google livres]
• (en) Sidney F Ray, Applied Photographic Optics, Focal Press, 2002, 3^e éd., 680 p. (ISBN 0240515404). [(en) Aperçu de l'ouvrage sur Google livres]
• (en) Stephen H. Burum (sous la direction de), American Cinematographer Manual, American Cinematographer, 2007,9^e éd., 480 p. Vol. I (ISBN 0935578315), Vol II (ISBN 0935578323).

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