La diffraction, l'ennemi de la macro

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La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Fredlab » 12 Juil 2010 16:46

Bonjour.
Je pense que vous savez tous qu'au-delà d'une certaine valeur de fermeture du diaphragme, on a une perte de piqué due à la diffraction.
Certes, vous allez gagner en profondeur de champ, ce qui est primordial en macro (pdc d'autant plus courte que la map est mini), mais le pouvoir séparateur de votre objectif ne vous permettra plus de distinguer tous les petits détails sur la carapace de votre Insecte, les écailles sur les ailes des Papillons, les ommatidies sur les yeux des Arthropodes...
En tapant quelques mots clé sur Google, on voit que la littérature sur le sujet abonde sur le oueb
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Extraits :
Le pdf de Daniel Martin

Image

De Photo-Lovers (lol... et calculs-lovers)
Sur la plupart des reflex numériques, la taille d'une photodiode est de l'ordre de 7 microns. La diffraction devient donc visible entre 7 et 14 suivant la longueur d'onde. Elle sera plus visible dans les rouges que dans les bleus. Avec des photodiodes plus petites (~2.5 microns) comme celles utilisées sur les compacts ou ultra-compacts, la diffraction va apparaître très tôt, entre 2.5 et 5. Les capteurs de petite taille des compacts sont extrêmement sensibles à la diffraction, et augmenter le nombre de photodiodes sans modifier la taille du capteur ne fera qu'amplifier le phénomène. Ainsi, un appareil comme le Canon 900TI offre 10 millions de pixel (3648x2736) sur un capteur de 1/1.8 de pouce (7.18 x 5.32mm), soit une taille de moins de 2 microns par photodiode, et une diffraction qui apparaît entre 2 et 4 alors que l'ouverture maximale de l'objectif est de 2.8!


De "Maitriser le 40D" de Vincent Luc
Il existe donc une valeur de diaphragme au-delà de laquelle la qualité de l’image chute irrémédiablement. Sur un appareil numérique, cette valeur limite est dictée par les caractéristiques du capteur et par la taille réelle de chaque photosite (...) Avec le 40D, on évitera donc autant que possible de diaphragmer au-delà de f/11 (à la fois par précaution et pour tenir compte des variations relatives aux différentes longueurs d’onde de la lumière visible). Ceci est regrettable en macro, en paysage ou lorsqu’on veut obtenir la meilleure profondeur de champ possible mais, moyennant cette précaution, on préserve une qualité d’image et une netteté des détails optimales.


Bref, la densité de photosites a aussi de l'importance sur la perte de piqué due au diaphragmage...
Plus vous avez de Mpx sur un capteur petit, moins vous pourrez diaphragmer.
(on peut aussi ajouter les problèmes de montée de bruit quand on augmente la sensibilité)

C'est une histoire de compromis puisque les petits capteurs (ceux des compacts sont bien pire que les APSc de la plupart des reflex) ont une profondeur de champ "native" plus grande que celle des capteurs genre FF (Barnack format - le 24x36)*

Il serait intéressant que dans ce fil, des exemples apparaissent.
Les uns et les autres, avec un sujet fourmillant de détails (non, je n'ai pas dit des fourmis, mais quelque chose d'assez plan, que les histoires de pdc ne perturbent pas trop la lecture de la photo), fixe, avec l'appareil sur un pied, des conditions de lumière identiques, une map fixée aussi, prennent des photos à f/5,6 - f/11 - f/22 et postent des crops à 100% de certains secteurs.
Précisons aussi la focale utilisée, le type de boitier, la taille du capteur, le nombre de photosites.
On verra bien.

* à propos de différence de pdc entre un petit capteur et un grand capteur, c'est simplement une histoire de distance entre le sujet et le capteur pour une même occupation d'espace du sujet dans l'image... je peux détailler si vous le voulez.
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Christian » 14 Juil 2010 02:31

Bonjour Frédéric,
Il serait intéressant que dans ce fil, des exemples apparaissent.
Les uns et les autres, avec un sujet fourmillant de détails (non, je n'ai pas dit des fourmis, mais quelque chose d'assez plan, que les histoires de pdc ne perturbent pas trop la lecture de la photo), fixe, avec l'appareil sur un pied, des conditions de lumière identiques, une map fixée aussi, prennent des photos à f/5,6 - f/11 - f/22 et postent des crops à 100% de certains secteurs.
Précisons aussi la focale utilisée, le type de boitier, la taille du capteur, le nombre de photosites.
On verra bien.


Tout à fait d'accord de participer à ce genre de test * (j'ai à disposition deux compacts, Canon A75 et A590is + deux reflex, Nikon D70 et D90)
Ok aussi pour donner toutes les informations techniques des capteurs et des optiques, y compris la taille des photosites qui sont différents sur ces 4 modèles.
En revanche, je pense qu'il faudrait regrouper les essais au maximum sur quelques images, c.à.d. utiliser au mieux les mosaïques et/ou incrustations à 100%, sinon cela deviendra très vite difficile à suivre (nombreux clichés à la queue leu leu + commentaires ...)
Que proposes-tu comme sujet test (dans les combines que tout le monde peut avoir) et quel éclairage, puis environ à quel niveau de grossissement ? (au plus proche du 1:1 capteur ou même distance pour tous les appareils, à l'infini ??)

* Si j'en ai le temps avant mes vacances car ce genre de travail est malgré tout assez long ...
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Daniel » 14 Juil 2010 09:02

Bonjour,
je veux bien participer à ces tests.
Mais il me semble que les fabriquants les ont déja réalisés et limité leurs productions en conséquence.
Les compacts sont rares à disposer d'un règlage manuel du diaphragme et on constate alors que leur ouverture mini est à 8! (gamme de diaph limitée en général de 2,8-4,5 à 8).
Avec une ouverture mini de 16, les objectifs de reflex peuvent laisser leurs possesseurs avoir des problèmes de diffraction en macro. Mais si les opticiens annoncaient par calcul des différences sur film 24x36 avec un optimum vers 8-11 pour la moyenne des objectifs, par l'expérience pratique, les praticiens savaient qu'ils pouvaient si nécessaire visser à 16 sans problème mème en photo rapprochée.
Les objectifs de chambre ont une ouverture mini de 64, 128...

S'il est difficilement applicable aux compacts, le test peut être réalisé par contre pour les reflex pour comparer format 4/3 Olympus, format "APS" et 24x36. Il est possible aussi plus facilement d'utiliser des optiques équivalentes voir identiques sur les reflexs car les compacts ont de bien courtes focales (de l'ordre de 6 à 30mm)

De toute façon, Christian a raison, avant de faire varier l'ouverture dans des tests, il faut d'abord harmoniser les conditions de prise de vue avec mèmes: sujet, focale de l'objectif, distance de prise de vue, présentation...

Je peux proposer du papier milimètré, des pièces ou billets en euro ou des timbres français comme sujet...
un éclairage frontal par le flash intègré ou une lumière diffuse d'une pièce
un objectif macro de 50mm de focale ou approchant.
une distance de prise de vue de 50cm ou moins (c'est en photo rapprochée que le problème est plus important; mais il ne faudrait pas aller trop vers la macro si on veut pouvoir intègrer des compacts tant bien que mal au test)
une présentation avec à droite un recadrage à l'échelle 1 du capteur et un sujet recadré entier à gauche, par exemple un rectangle vertical de papier milimètré de 10x12,5cm avec des timbres et des pièces dessus...

Comme dans tous les programmes scientifiques avec un travail réparti, il restera la variable de l'expérimentateur...
Mais personne ne pourrait possèder ou disposer de tout le matériel à tester; il faut donc bien se concerter pour travailler dans les mèmes conditions.

Qu'en pensez vous?
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Fredlab » 26 Juil 2010 23:52

Bonjour.
Merci pour vos réponses.
Je suis d'accord pour que l'on trouve un protocole "normalisé".
J'avais pensé à une mire, prise effectivement à des rapports "macro".
Après, il y a pas mal de paramètres à controler... le pire serait sans doute les vibrations liées à la mécanique des boitiers (il va sans dire que le boitier est sur un support très stable, déclenché par une télécommande ou le retardateur), tout en tenant compte des conditions de lumière.
Je n'ai pas trop le temps d'éplucher la proposition de Daniel - très bien équipé pour faire ce genre de test puisqu'il a un D200 (capteur APSc de 10 Mpx) et un D700 (capteur de 12 Mpx mais sur un format 24x36)
A mon retour de vacances, je me repenche sur ce topic... promis.

(si l'on doit aussi tenir compte des possesseurs de compacts/bridges, je crois que ça va être difficile à normer un protocole puisque la plupart n'ont pas de vrai diaphragme et l'ouverture n'est pas toujours facile à contrôler, limitée en variation... mais ça pourrait être intéressant à voir, surtout que pour le coup, il y a eu une colossale montée en nombre de photosites alors que la surface du capteur est ridicule)
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Eddy » 27 Juil 2010 08:07

Bonjour le forum,

Je peux faire des tests sur mon Canon EOS 500D si vous voulez.

Cordialement,
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Pat » 27 Juil 2010 09:30

C'est une bonne idée, de mesure l'ampleur pratique d'un phénomène théoriquement bien connu. J'ai un bridge, qui permet de faire varier l'ouverture sans problème, aussi pourrais-je me joindre au test, si nécessaire. Un point à élucider, le format du fichier image : c'est en raw que le phénomène est le plus visible. les autres formats "bénéficient" de retouches ( en particulier, d'accentuation) effectuées par le soft de l'appareil, variables suivant les modèles et les paramétrages de leurs utilisateurs. D'un autre côté, le manque d'accentuation est un phénomène inhérent au raw, et il est naturel que le soft en aval y remédie...

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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Daniel » 27 Juil 2010 12:26

Bonjour,
sur ce forum, nous sommes limités à du jpeg, en 800x 1000 maximum (en pratique 800x600).
La comparaison ne peut se faire que sur ces fichiers qui correspondent de toute façon aux usages écran actuels.
Le groupe flickr pourrait servir pour les fichiers bruts.
Il faut simplement adopter le mème traitement, par exemple le rééchantillonnage/recadrage de microcartouche avec un taux de compression Jpeg fixe.
Auparavant, il faut avoir produit un jpeg peu compressé soit directement en mode jpeg fine du boitier soit en utilisant un logiciel de conversion raw->JPG

Pour comparer, Il ne faut bien évidemment pas pratiquer d'accentuation. c'est une des raisons qui rend difficile la comparaison avec les compacts dont les processeurs n'indiquent pas les algorythmes suivis.

Je vais essayer de vous faire 3 séries à 8 16 32, d'images de papier milimètré avec des pièces en euros à la mème distance de 50cm et avec le mème objectif 55 ais micro nikkor sur 3 boitiers de format de capteur différent: olympus 4/3, Nikon APS et Nikon FullFrame.

Je me demande s'il apparaitra quelque chose sur les images écran?

Cordialement
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Pat » 27 Juil 2010 12:37

[quote="Daniel"

Pour comparer, Il ne faut bien évidemment pas pratiquer d'accentuation. c'est une des raisons qui rend difficile la comparaison avec les compacts dont les processeurs n'indiquent pas les algorythmes suivis.


[/quote]

C'est justement le problème, tous les appareils, même reflex, fond de l'accentuation lorsqu'ils passent en jpeg ou en tiff, car le raw en a besoin..
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Daniel » 27 Juil 2010 13:43

Je ne dirais pas que le format raw nécessite de l'acentuation.
C'est le gout des utilisateurs qui entraine une accentuation devenue une norme.

Sur les reflex Nikon haut de gamme, il est possible de règler l'accentuation à 0 lors du passage de .nef en .jpg.
Je viens de rechercher dans les menus la valeur standart, par défaut, de mon boitier nikon. Elle est de 3 sur une échelle de 10 valeurs. Ce n'est pas nul mais c'est faible (et pour l'esthètique, un coup d'accentuation est utile lors des rééchantillonages/recadrages de mes fichiers pour internet.)

C'est vrai que c'est un paramètre supplémentaire mal maitrisé pour comparer rigoureusement des jpg. Dans notre démarche, je propose de conserver l'accentuation par défaut qui est très faible. C'est à cela que je pensais lorsque j'ai écrit "pas d'accentuation".
(comme j'ai proposé le mode de compression .jpg fine pour harmoniser la compression. Mais malgré tout, le fine n'a peut être pas toujours le mème sens selon les marques.)

De toute façon mon hypothèse est qu'en proxiphoto, sur des .jpg "normaux", la diffraction ne se fera pas sentir à l'écran sur un full frame mème à 32. Je me demande ce qu'il en sera en format 4/3, mais j'aurais tendance à croire qu'à l'aveugle, il sera aussi difficile, voir impossible de distinguer les images de sujets plans à 8 ou 32.

Il n'en va pas de mème sur des agrandissements grands formats sur papier
ou en macro au dela du rapport 1/1.
voir ce test avec un Nikon D100 et un objectif macro Olympus 20mm:
viewtopic.php?f=56&t=398
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Re: La diffraction, l'ennemi de la macro

Messagede Daniel » 27 Juil 2010 14:47

Voila le début du test:
D700, 55 micro nikkor Ais à 50cm du sujet
lumière ambiante d'une pièce, sur pied et retardateur

Les 3 images sont à 32, 8 et 16
Je les ai rééchantillonnées sous irfanview pour 800 de large avec un taux de compression de 90%
J'ai effacé les exif! et anonymé les titres en A B et C.

Y a t il une image ou la diffraction est visible?
D700_90_A.jpg
Exif et Meta MicroCartouche D700_90_A.jpg (100.39 Kio) Vu 5958 fois
D700_90_B.jpg
Exif et Meta MicroCartouche D700_90_B.jpg (101.92 Kio) Vu 5953 fois
D700_90_C.jpg
Exif et Meta MicroCartouche D700_90_C.jpg (96.46 Kio) Vu 5956 fois
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