de PascalM
La diffraction est liée à la focale La diffraction n'est pas liée
directement à la focale !
Une optique de 10 mm de focale ou de 1000 mm de focale ouvrant toutes les deux à f/8 donnent le même effet de diffraction, du moins au centre du champ, lequel, pour une combinaison optique donnée est 100 fois plus petit avec l'optique de 10 mm de focale.
de Seb74
pour un tirage 60 x 80 et 120 x 160 ? ... ... dimensions du tirage en centimètres, tirage examiné à l'oeil nu à 10m de distance, ou bien scruté avec une loupe 10X ?
Bon, admettons un 60x80 cm, avec une diagonale de 1m, observé à 60 cm de distance ce qui est déjà bien proche pour un truc de 1 m de diagonale.
[60, 80, 100 : c'est comme 3, 4, 5 : la diagonale se calcule de tête et on tombe sur un chiffre rond ;-)]On va partir de l'acuité visuelle d'un observateur de référence à 2 minutes d'arc donc 1/1720 radian, et on va supposer que ce 1/1720 représentente une paire de lignes, une période, donc un trait blanc de 1/3440 radian adjacent avec un trait noir de 1/3440 radian de large.
Placez un double décimètre à 1m72 devant vous, les graduations millimétriques représentent cette valeur de 1/1720 par période ; si vous les discernez, félicitations, vous êtes un observateur de référence ;-) Juste pour dire que 1/1720 par période, c'est déjà très fin !
À 60 cm de distance, ces 1/1720 nous donnent sur le tirage une période-limite discernable de 600 / 1720 = 0,35 mm.
Existe-t'il un moyen de la calculer, cad de voir son impact sur la définition de l'image imprimée ?Je ne connais pas de moyen
simple, tout au plus peut-on chercher à voir si on est loin, ou pas, de la limite absolue de la diffraction qui est donnée par un calcul très simple.
En résumé :
- on regarde ce que vaut D /1720 où D est la distance d'observation ; ici : 600 mm / 1720 = 0,35 mm = 350 microns ;
- on divise par le grandissement entre l'image enregistrée et le tirage ; ici 350 microns / 20 ~= 18 microns ;
- on ainsi obtient au niveau du capteur la période-limite due à l'acuité visuelle de l'observateur, 18 microns ;
- on vérifie que le capteur est suffisamment fin : par exemple un pas de grille de 5 microns, période d'échantillonnage-limite 10 microns, donc c'est bon pour passer 18 microns ;
- on compare avec la période de coupure ultime de diffraction, 0,7 N ; si N = 8 la période-limite de diffraction c'est 5,6 micron ;
- on constate qu'on en reste assez loin de la limite de diffraction, mais que si on fermait à f/32, alors oui, l'image serait limitée par la diffraction ...
Détail du calcul et explications détaillées.On part de notre tirage vu à 60 cm de distance.
Pour estimer l'influence de la diffraction à la prise de vue, il faut connaître le format initial, imaginons 24x36 mm, donc pour obtenir ce 60x80 cm le grandissement sera de l'ordre de 20X. Imaginons qu'il n'y ait aucune perte à l'agrandissement, donc on ne repasse pas dans une optique d'agrandisseur ou de scanner-film.
Pour ce tirage vu à 60 cm de distance avec une acuité visuelle de 1/1720 radian par période, il faut enregistrer avec l'appareil une période-limite discernable de l'ordre de 0,35 / 20 = 17,5 microns dans l'image. On va dire 18 microns.
Avec un capteur au pas de grille de 5 microns en principe on peut enregistrer des périodes de 10 microns (deux fois le pas de la grille) sans perte. Jusque là tout va bien, on ne demande que 18 microns pour la plus petit période, ce n'est pas l'échantillonnage du capteur à 10 microns par période qui va nous limiter.
La limite absolue due à la diffraction c'est une période-limite de l'ordre p
lim de 0,7 N micron où N est le nombre d'ouverture.
Noter que cette période de coupure
ne dépend pas directement de la focale, elle ne dépend que du nombre d'ouverture N. Si l'éclairage était strictement monochromatique de longueur d'onde λ, on aurait p
lim = N λ. Donc pour notre estimation nous avons pris le pire cas en limite du visible avec λ=0,7 micron.
Noter également qu'il n'y a pas de facteur mystérieux 1,22 dans cette formule, nous parlons bien de la période de coupure à contraste nul et pas d'un autre critère de pouvoir séparateur.
Si je prends N = 8 avec une optique idéale qui ne serait limitée que par la diffraction la période-limite visible fait 0,7 x 8 = 5,6 microns.
Donc avec une optique idéale qui coupe à 5,6 micron de période, je ne vois jamais la limite ultime de diffraction avec un capteur qui échantillonne tous les 5 microns (donc qui coupe à 10 microns de période, 100 cycles/mm), c'est le capteur qui limite.
Mais dans la réalité, l'optique n'est jamais parfaite, et il y a toujours un mélange d'aberrations résiduelles et de diffraction. Et puis on attend de conserver tout de même un peu de contraste dans les fins détails : le critère à contraste nul pour l'effet de diffraction est assez loin de nos préoccupations photographiques.
La diffraction fait baisser régulièrement le contraste des fines périodes. Avec l'optique parfaite ouvrant à f/8 la coupure à contraste zéro est autour de 5,6 micron de période soit environ 180 cy/mm, y' a pas beaucoup d'optiques qui passent si haut.
Donc même à f/8, si on demande 18 microns pour la plus petite période discernable, on reste encore loin de la limite absolue due à la diffraction.
Mais dans la réalité la qualité de l'image est limitée par un mélange d'aberrations résiduelles et de diffraction qui réduisent le contraste des fins détails. la diffraction seule, à f/8 dans une optique idéale, fait tomber le contraste à 5% pour la période de 5,6/0,8 = 7 microns. On reste encore assez loin de ce qui est demandé, soit 18 microns.
Alors pourquoi les gens voient-ils la diffraction ? J'imagine qu'ils regardent les images numérisées au maximum possible de l'agrandissement numérique, et non pas à 60 cm de distance sur un tirage 20X d'après 24x36 ; et ils regardent ce qui se passe lorsqu'on ferme le diaph. Au début, en fermant le diaph, la qualité d'image s'améliore, on réduit les aberrations [mais pas la distorsion] en diaphragmant, puis passé un certain diaph, si on continue à fermer, ça se dégrade, à cause de la diffraction. Donc dans ce protocole expérimental où on compare les images prises à différents diaphs, on « voit » l'effet de diffraction même dans l'évaluation visuelle qui est faite, pour laquelle on reste assez loin de la coupure théorique 0,7 N à contraste nul.
Du moins
s'il n'y a aucun pré-traitement de l'image par des algorithmes secrets internes à l'appareil ... parce tout est possible en matière de renforcement de la netteté des fins détails, du moment qu'on ne regarde pas des détails tellement fins qu'ils sont proches, en termes de période, de la coupure de diffraction.
Du moins
s'il n'y a pas de défaut de mise au point.S'il y a défaut de mise au point, en faisant la même observation à partir du diaph ouvert et en fermant progressivement, on démarre avec une image vraiment très molle, et on ne voit qu'une amélioration, le piqué qui est mauvais et s'améliore timidement, ne re-baisse jamais en fermant, et on n'atteint jamais le piqué que peut donner l'optique si la MaP est bien faite.
Du coup on voit que cette analyse de la netteté de l'image est très liée à la profondeur de champ, laquelle dépend également des conditions d'observation.
Donc peaufinez surtout votre mise au point, et pensez à ce que vous allez être face à un dilemme insurmontable entre la diffraction (qui demande de ne pas trop fermer le diaph) et la profondeur de champ (qui augmente en diaphragmant). Mais bon, personnellement, la diffraction, j'en ai bien moins peur que le flou de bougé ou le flou de défaut de mise au point !
Comme le disait avec humour un grand-formiste sur le forum étazunien, le diffraction a été inventée par les croquemitaines pour faire peur aux enfants :
« Si tu ne manges pas tes choux de Bruxelles [du repas de Noël anglais traditionnel]
, tu seras limité par la diffraction ! »E.B.
