Quand laisser tomber l’autofocus et repasser en manuel ?

Les systèmes d’autofocus des appareils photo récents ont fait de gros progrès, notamment pour ce qui est de la rapidité de mise au point. Mais il reste encore de nombreux cas limites où ils peuvent être mis en défaut. Si à partir de f/2.8, les petits problèmes de mise au point n’ont qu’un impact mineur, à f/1.8 ou f/1.4, un focus décalé ne pardonnera pas. La solution est alors de multiplier les clichés pour être à peu près sûr d’en avoir un bon, ou de repasser en mise au point manuelle.

1. Le principe de l’autofocus

CC Wikipédia
CC Wikipédia

Les autofocus de réflex sont basé sur une détection de phase, comme le montre la figure ci-contre :

L’objectif (matérialisé par une lentille en bleu) forme une image de l’objet violet. Cette image est décomposée en deux par des lentilles télémétriques (en rose et en vert) au niveau de chaque collimateur (en noir). Un capteur (jaune) reçoit les images formées par les lentilles télémétriques et analyse leur signal (assimilables à des pics d’intensité lumineuse en fonction de la distance). Tant qu’un écart spatial existe entre les deux pics, c’est que la mise au point n’est pas faite : on parle de déphasage.

  1. front focus : l’image est formée devant le capteur, les signaux sont déphasés
  2. focus : l’image se forme sur le capteur, les signaux sont en phase
  3. back focus : l’image est formée derrière le capteur, les signaux sont déphasés
  4. back focus violent : typique des zones de bokeh

On voit donc apparaître une limite de l’autofocus à détection de phase : il faut que l’intensité du signal soit suffisamment grande pour que le capteur soit capable d’analyser un déphasage, donc il faut suffisamment de lumière (d’où les lampes d’aide à la mise au point sur les réflexs).

Pour les anglophones, l’article Wikipédia en Anglais sur l’autofocus est beaucoup plus clair que sa version française.

2. Les cas limites de l’autofocus

2.1 En faible lumière

On vient de le dire, l’autofocus a besoin de suffisamment de lumière pour fonctionner. Si votre sujet est proche, la lampe d’assistance du boîtier réflex suffira à aider l’autofocus. Si votre sujet est plus éloigné, elle ne sera d’aucune utilité.

Le problème est que le focus manuel par visée ne sera pas plus aisé car vous ne verrez rien de plus que le capteur.

En photo de nuit, ou en astrophotographie, le mieux est de se mettre à faible ouverture (entre f/8 et f/11) et de faire la mise au point manuellement à l’hyperfocale ou à l’infini. L’application gratuite Hyperfocal Pro vous permettra de calculer facilement la distance hyperfocale de votre couple focale/diaphragme.

2.2 Sur surface lisse

De même, on voit d’après le principe de fonctionnement de l’autofocus que celui-ci a besoin d’un pic sur son signal, donc d’un sujet avec du relief et/ou du contraste. Faire la mise au point sur une surface lisse est donc pratiquement impossible car le signal formé est trop plat pour détecter un déphasage. Le problème est identique avec un sujet dont la couleur et la luminosité sont très proches de celles de l’arrière plan : l’autofocus “pompe” sans savoir où se fixer.

On peut donc tenter de faire la mise au point sur un bord de la surface ou sur une aspérité.

2.3 Sur un objet fin

À l’inverse, si l’objet est très fin par rapport à l’arrière plan (branche d’arbre vue de loin, pointe de stylo, grillage etc.), le pic de signal est si fin que l’autofocus sera presque toujours tenté de faire la mise au point sur l’arrière plan, surtout s’il est proche du sujet.

Ici le focus doit être fait à la main. Voir section 3.

2.4 Sur un objet proche

À pleine ouverture, sur un sujet proche du minimum de mise au point de l’objectif, la zone couverte par un collimateur peut être supérieure à la zone de netteté du couple focale/diaphragme.

Dans cet exemple, j’ai photographié un pied à coulisse à 50mm – f/1.8, à une distance de 55 cm environ, en mode collimateur unique :

Test profondeur de champL’angle entre le pied à coulisse et l’axe optique était d’environ 45°, ce qui fait que la zone de netteté mesurée correspondant à environ 9 graduations donne une profondeur de champ de 7 mm environ.

Or voici où était positionné mon collimateur de mise au point :

Test profondeur de champ (détail)En plus d’avoir un léger problème de backfocus, ma zone de netteté est légèrement plus courte que la zone couverte par le collimateur : physiquement, l’image ne pourra jamais être nette sur toute la surface du collimateur. L’autofocus va-t-il faire la mise au point à l’avant, à l’arrière de la zone couverte par le collimateur, ou au milieu ? On ne peut le savoir qu’une fois l’image faite, et ici c’était à l’arrière. Le centre du collimateur correspond à la graduation 128 mm, et le centre de la zone de netteté autour de la graduation 123 mm, soit presque 4 mm de différence en projection sur l’axe optique (voir l’annexe).

Le cas extrême correspondrait à une mise au point à 45 cm (le minimum pour le Nikkor 50 mm f/1.4 G), où la profondeur de champ serait de 4 mm, correspondant à une zone de netteté de 6 mm à 45°, alors que la distance sur la règle couverte par le collimateur se situerait entre 8 et 9 mm. On ne pourrait avoir une image nette que sur 2/3 du collimateur.

Pour un résultat prévisible, seul le focus manuel est envisageable. Voici donc la même image avec la mise au point manuelle sur la graduation 127 mm, soit au centre du collimateur utilisé ci-dessus :Focus manuel sur la graduation 132La visée étant plus prévisible mais pas nécessairement précise, on observe que le focus est fait plutôt sur la graduation 130mm, soit un décalage de 2 mm en projection sur l’axe optique. Donc 2 mm plus exact que l’autofocus.

3. Comment faire le focus manuel ?

Les verres de visée dépolis installés dans les réflexs récents ne sont pas adaptés à la mise au point manuelle : trop petits, pas assez lumineux, et surtout dépourvus de stigmomètres…

Pour venir à bout de ce problème, j’ai changé mon verre de visée par un verre Nikon K3 à stigmomètre, qui permet de diviser la zone centrale en deux, exactement comme les lentille télémétriques du système autofocus. La société Focusing Screen vend pour quelques 70 $ des verres de visée Nikon et Canon originaux, retaillés aux dimensions de votre viseur. Ceux-ci vous permettent de vérifier l’autofocus avant de déclencher ou de reprendre la main sur la mise au point.

Outre le plaisir de pouvoir faire des images en mode tout manuel (exposition et mise au point), ces verres de visées vous permettent de continuer à utiliser l’autofocus normalement quand vous avez des conditions qui s’y prêtent ou des sujets mobiles, tout en pouvant prendre le contrôle si vous tombez dans l’un des cas limites de l’autofocus détaillés ci-dessus.

Les avantages de l’automatisme, avec la possibilité de le contourner, c’est le meilleur des deux mondes.

Annexe : explication de la projection sur l’axe optique

La profondeur de champ p est la projection de la longueur de la zone de netteté l sur l’axe optique, soit p = l cos (45°). Ce schéma de principe ne respecte pas les échelles.

Ce schéma illustre donc que la mise au point automatique devient chaotique lorsque le diamètre apparent du collimateur devient plus grand que le diamètre apparent de la zone de netteté, ce qui survient seulement dans certains cas critiques de mise au point rapprochée à grande ouverture. Il est alors impossible de prédire où le focus va être fait, et l’expérience montre que mon Nikon tend à faire le focus préférentiellement en arrière.

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2017-03-30T23:00:42+02:0015 février 2015|Catégories : Astuces|Mots-clés : , , , , |0 commentaire

À propos de l'auteur :

Développeur d'outils logiciels de traitement d'image pour darktable. Spécialiste calcul et modélisation thermodynamique chez Cellier Domesticus. Photographe. Pianiste. Développeur spécialisé en Python pour le calcul et la modélisation. Auteur de bouquins et de blog sur les sciences et la technologie. Expériences précédentes dans la fonction publique territoriale, les moteurs électriques industriels, les voitures solaires en fibre de carbone et le non-sens académique (maths sup, DUT).

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