• Diffraction

    La diffraction entraîne une perte de détails, mais dans quelle proportions ? Est-elle fonction du capteur, des pixels, photosites, de la qualité des optiques?

    La première chose à savoir est que la diffraction lumineuse est un phénomène très général et parfaitement naturel.
    Les rayons lumineux sont détournés légèrement quand ils passent dans un orifice très étroit (ce qui est le cas lorsque la lumière passe dans un objectif avec un diaphragme très fermé)  et d’autre part deux rayons lumineux peuvent interagir l’un avec l’autre à condition d’avoir des chemins très proches ou parallèles. 
    Quand on combine ces deux phénomènes, on constate que la lumière donne non plus un joli point lumineux bien détaillé, mais une zone circulaire irrégulière et souvent plus grande que la taille du pixel.
    Le troisième facteur de diffraction est la taille du capteur et de la taille des pixels sur le capteur, plus celui-ci est petit plus et plus on entasse de pixels plus on aura rapidement de la diffraction.
    Quand la lumière passe par un petit trou, comme le diaphragme d’un objectif d’appareil photo, elle s’étale et, au lieu d’un point bien net et forme une tache quand la tache devient plus grande que la taille du capteur. Le sujet est alors composé de taches floues. Une zone entière de la  photo devient floue. La taille de cette zone dépend fortementde l’ouverture du diaphragme, plus son ouverture est petite plus le risque de diffraction est grand. Plus on ferme le diaphragme plus le risque de diffraction est grand, elle sera donc bien plus importante à f/16 ou f/22 qu’à f/8.

    Un exemple de ce qui se passe quand on ferme trop le diaphragme :

    diffraction

    Ce qui se passe sur le capteur :

    En 1 pas de diffraction, le point correspond à la taille du pixel, la lumière ne s’est spas étalée, le détail est bien net.
    En 2 la lumière s’est étalée et déborde le photocite, le pixel ne peut pas englober toutes les informations, le détail est devenu flou,on est en présence de diffraction :


    diffraction2

    Pour la compréhension j’ai fait le schéma sur un pixel pour chaque exemple 1 et 2 mais il va bien sûr se reproduire sur tous les pixels adjacents. Il faut être bien conscient que même en fermant le diaphragme pour avoir une grande profondeur de champ et une image où tout sera bien net, à partir d’un certain stade, la fermeture du diaphragme aura un effet inverse : plus vous fermerez le diaphragme plus l’image deviendra floue.
    Il faut donc connaitre les limites à ne pas dépasser concernant l’ouverture de diaphragme de votre boitier, et ceci en fonction du capteur utilisé.

    La diffraction est un phénomène physique qui dépend de la valeur du diaphragme.

    Donc, en raisonnant à angle de vue identique : plus mon capteur est petit, plus D est petit. Et plus ça diffracte.

    La qualité des optiques est un facteur aggravant ou au contraire atténuant de la diffraction, selon leur définition.

    La quantité de lumière diffractée par les bords du diaphragme est toujours la même, quelque soit la focale. A courte focale, le diamètre du diaphragme est plus petit afin de prendre la même quantité de lumière alors que l’objectif voit un espace plus large, donc plus de lumière. Sur cette quantité de lumière, seule les rayons passant près des bords seront diffractés. Les autres ne le seront pas et la diffraction sera d’autant moins visible qu’ils seront nombreux.

    Pour une même valeur du diaphragme n, le rapport entre la quantité de lumière non diffractée et la quantité diffractée est donc constant, indépendant de la focale. Pour une valeur de diaphragme égal à 16 (ou un diamètre du diaphragme égal à F/16), que l’on utilise 35 ou 200mm de focale, chaque point de l’image se transformera en tache floue de diamètre égal à environ 10µm ! Ce flou de diffraction de 10µm est :
    Totalement imperceptible en grand format (>24×36mm)
    A peine perceptible en 24X36mm
    Franchement perceptible sur un capteur 1/2.5″ (4,3×5,8mm), c’est pourquoi les APN utilisant ces capteurs ne ferment pas jusqu’a 16.

    On considère donc en fonction de la taille des capteurs, en numérique, qu’on peut aller jusqu’à f/11 pratiquement sans perte avec un réflex APS-C, f/11 ou f/16 avec un 24×36, et pour un compact qui a un très petit capteur comparé à un réflex on ne dépassera pas f/8.

    Un lien par l’exemple qui montre bien les effets de la diffraction, c’est avec un appareil grand format (donc plus permissif que nos boitiers) où l’auteur passe de f/45 à f/16 (en numérique sur APS-C ou 24×36 on passera de f/22 ou F/16 à f/14 ou f/11 mais le résultat sera le même que celui constaté par l’auteur de l’article), si on ferme trop le diaphragame on a une perte de netteté évidente : diffraction




    2 responses to “Diffraction”


    • pepite

      Pour une meilleure compréhension de l’article, je l’ai remanié et je vous ai ajouté des schémas.

      Je pense qu’avec en plus les images exemples du lien que je vous ai donné, vous comprendrez bien le phénomène.

      On évitera donc pour les paysages où l’on désire avoir une grande profondeur de champ et une bonne netteté générale de fermer à plus f/11 (f/16 au grand maximum).

    • Un article très intéressant, j’en ai lu quelques autres sur le net.
      Je pense également que la luminosité du moment (de très forte à douce) doit jouer, j’ai des paysages capturés avec un diaphragme de f14 voir plus qui sont très bon.
      Je ne m’aventure pas trop sur ce terrain vraiment technique.
      Pour assurer, par beau temps je prends mes paysages avec f10. de toute manière, j’obtiens la même profondeur de champ avec F8. Je parle avec une focale équivalente à un 28 mm full frame. J’ai remarqué qu’à f8 le 18-55 WR mm de Pentax était bon en piqué sur toute l’image (pas de vignettage qui se remarque facilement sur un ciel)


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