netteté

NETTETÉ, tout savoir

La netteté provient de multiples facteurs qui sont: la forme des objets le contraste la couleur le dégradé des contours la nature du support les caractéristiques de la vision humaine Cet exposé est destiné à mieux comprendre ce phénomène, ses multiples applications dans l'infographie et la photographie, au travers des trois notions fondamentales: ¤ L'acuité visuelle ¤ Le cercle de confusion ¤ La résolution et le pouvoir séparateur Il montre des applications très courantes. xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo. xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo. xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo. xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.xo.

ACUITÉ VISUELLE

L'acuité visuelle est la plus petite discrimination entre un objet et son fond contrasté.

Il existe différents types d'acuité:

l'acuité dimensionnelle ou "minimum visible", qui est la plus petite dimension discernable, par exemple une étoile dans le ciel. Très petite, elle est inférieure à une demi-seconde d'arc. Á Á

l'acuité de séparation ou "minimum séparabile" qui est le minimum de séparation entre deux points, ou deux lignes. Elle est d'environ une minute d'arc pour deux points et une demi-minute d'arc pour deux lignes. Á ÁÁ Á ÁÁ

l'acuité de contour ou "minimum legilible" qui correspond à la distinction de formes de même dimension moyenne, mais différentes, comme par exemple un carré, un rond, un triangle. Elle est de 4 minutes d'arc. ª £ ¢ Á ª £ ¢ Á

l'acuité d'alignement ou "minimum de discrimination" spatiale qui permet d'aligner bout à bout deux traits. Elle est d'environ 10 secondes d'arc. {__---{

> L'acuité visuelle est un angle dont l'unité internationale est le radian.

> L'acuité visuelle standard est l'acuité de séparation de deux lignes égale à 0.0003 radians, soit 1 minute d'arc.

> L'acuité binoculaire, celle utilisée en stéréoscopie est meilleure jusqu'à 25% à l'acuité monoculaire.

> Une vision de 10/10 (échelle utilisée en France) est une vision angulaire d'optotypes (lettres, formes) de 0,001 radians, soit 4 minutes.

> La vision varie avec l'age; faible 0,1/10 chez le nourrisson (qui peut juste reconnaître des silhouettes) elle atteint 10/10 après 5 ans, culmine 15 à 20/10 à 20 ans, reste stable 10/10 entre 50 et 70 ans, et décroît à 5/10 au delà de 80 ans.

> L'oeil a une focale de 16mm.

Valeurs habituelles de l'acuité:

L' acuité visuelle standard est 0,0003 rd (radian).
La valeur 0,0003 correspond bien aux optotypes très nets et contrastés en ophtalmologie.

En photographie, cette valeur est parfois appliquée, souvent 0,00035 et 0,0004 et rarement 0,0005.

Radian, rd:
Le radian est une unité d'angle qui fait que l'angle d'un cercle de 360° fait p (pi) radians. La relation est donc: 1 rd = 180° / 3,14116
L'avantage du radian est que pour les petits angles, il suffit de multiplier par une distance pour avoir la dimension à cette distance.

Déjà, dans la première moitié du XXème siècle, le très grand spécialiste des techniques photographiques L.P. Clerc déplorait que de nombreux documents techniques n'indiquaient pas la valeur de référence de leurs calculs.

Pour ma part, je prends la valeur a = 0,0004 radians qui me semble bien correspondre aux applications actuelles en infographie, en photographie, et en cinématographie. Il faut en effet tenir compte des contrastes de couleurs, et de la persistence rétinienne pour les écrans numérisés. Une autre bonne raison, plus pragmatique, est expliquée plus loin sur cette page.

CERCLE de CONFUSION

Ý ÝÝ Ú ÚÚ Á ÁÁ Ý ÝÝ Ú ÚÚ Á ÁÁ

Définition:

Le cercle de confusion est sur une image l'écartement à partir duquel deux points ne peuvent plus être distingués par l'oeil.

Le cercle de confusion est une grandeur physiologique.

avec a=0,0004 le cercle de confusion est égal à 1/1000 de la distance d'observation, par exemple 5mm à 5m.

La valeur du cercle de confusion est calculée en fonction de l'acuité visuelle par la formule:
c = 2,5 x a x D

a = acuité visuelle

D = distance de l'oeil à l'objet.

Observation visuelle conventionnelle:

La distance conventionnelle d'observation visuelle est de 25cm, soit 250mm.

Le cercle de confusion à la distance conventionnelle de 25cm est égal à 0,25mm avec une acuité de 0,0004

Remarque:

Certains auteurs parlent de cercle de diffusion. Il ne s'agit pas d'un phénomène de diffusion, et ce terme n'est pas correct.

RÉSOLUTION

Définition:
La résolution est la taille du plus fin détail qu'un imageur peut montrer.

La résolution est une grandeur physique.
Notons aussi que c'est une valeur linéaire.

La mesure de la résolution se fait sur une mire constituée de lignes de même épaisseur alternativement blanches et noires, comme les touches d'un piano.
La résolution est égale au pas de la mire, c'est à dire la largeur d'une paire de lignes, une blanche, et une noire.

Ci-contre, mire type.

Fonction de transfer de modulation:

Les mesures de résolution ont été améliorées pour tenir compte de phénomènes complexes d'acutance, d'interférences spatiales, et de contraste de couleur. Les mesures en fréquences spatiales, Fonction de Transfert de Modulation, ou FTM, basées elles aussi sur des mires de bandes alternées sont maintenant couramment utilisées.

Pouvoir séparateur:

Le pouvoir séparateur est l'inverse de la résolution pour une longueur unitaire. C'est donc le nombre de paires par lignes dans l'unité de longueur.

Le pouvoir séparateur est le plus souvent exprimé en paires de lignes par mm [pl/mm] ou cycles par mm [cy/mm]. C'est la même chose que de compter uniquement les lignes noires.

Un pouvoir séparateur de 80 pl/mm est équivalent à une résolution de 0,0125mm.

Relation résolution <?> cercle de confusion:

La plupart du temps les photographes ont pris l'habitude d'appliquer résolution = cercle de confusion. Or ce n'est pas exact.

Prenons deux points qui font la largeur d'un trait de la mire. Pour les distinguer, il faut les écarter d'un demi trait avec le cercle de confusion, alors qu'avec la résolution, on pourrait croire qu'il suffit de les juxtaposer. De surcroît, sur un film, il est possible d'écarter d'une demi valeur, alors qu'en numérique, ce sera nécessairement d'une valeur entière.

Pour résumer, prendre la résolution comme équivalence au cercle de confusion, c'est comme dire que c = 2,5 ~ 2 sur un film, et c=2,5 ~ 3 en numérique

L'erreur théorique en assimilant la résolution avec le cercle de confusion est de 25% pour un film, et de 50% en numérique.

Plus haut, j'ai indiqué que j'utilise la valeur 0,0004 pour l'acuité visuelle plutôt que la valeur usuelle en ophtalmologie de 0,0003. La différence entre les deux est de 33%. La valeur 0,0004 donne donc des valeurs de cercle de diffusion qui se trouvent ainsi entre les équivalences avec la résolution des films, et celle des capteurs numériques.

L'équivalence cercle de confusion = 1,25 résolution est acceptable avec une acuité visuelle a=0,0004

c = 1.25 r
Objectifs:

La résolution d'un objectif est limitée par les phénomènes de diffraction. Par diffraction, l'image d'un point se transforme en cercles concentriques appelé disque d'Airy.

Le diamètre se calcule par la formule de Raleigh:

D = 1,22 l n dans laquelle:

l longueur d'onde de la lumière

n   indice de diaphragme

Le disque d'Airy et la formule de Raleigh expliquent pourquoi en fermant le diaphragme, la résolution optique est améliorée, et donc les images ont une meilleure netteté.

Avec un bon objectif, la résolution est suffisante pour obtenir des photographies de très bonne qualité à tous les diaphragmes. Si à diaphragme grand ouvert un agrandissement n'est pas assez net, l'objectif est de piètre qualité.

Le pouvoir séparateur d'un objectif se détermine en nombre de paires de lignes distinctes dans son plan focal.

En film 35mm, format 24x36mm, le pouvoir séparateur d'un objectif est généralement de:

# supérieur à 80 pour un bon objectif de reflex et certains compacts.

# 50 à 80 pour beaucoup de zooms et la plupart des compacts

# inférieur à 50 pour les appareils simples et les jetables.

En photographie digitale, il y a très peu de données actuellement. En effet, il faut démonter l'appareil et extraire le capteur pour faire des mesures.

Films:

La résolution, aussi appelée finesse ou définition d'un film est égale à:

r = 0.012mm pour les films haute définition

r = 0.015mm pour les films 100 à 400 ISO
r = 0.018mm pour les films 800 ISO et plus.

Exprimée en pouvoir séparateur afin de comparer les valeurs avec celles des optiques, les relations sont:

0,012mm   => 83 pl/mm
0,015mm   => 67 pl/mm
0,018mm   => 55 pl/mm

Photoscopes:

La résolution d'un capteur de photoscope est très facile à déterminer puisque les lignes de pixels font les lignes alternées blanches et noires. Il suffit de connaître le nombre de pixels et la taille du capteur digital.

Par exemple, la dimension du pixel d'un capteur 1/1,8" de 4Mpx est 3,125 microns ou 0,0032mm.

La résolution fait 2 pixels et est donnée par la formule:

r = 2U / I dans laquelle
I nombre de pixels
U largeur du capteur en mm

La résolution d'un capteur 1/1,8" de 4Mpx (2272x1704 pixels) est r = 2 x 7,2 / 2272 = 0,0063

Remarque:
Il est souvent nommé "résolution" des données en pl/mm or il s'agit bien évidemment de pouvoir séparateur.

Ì à Ü þ Ê ý Ý & Ì à Ü þ Ê ý Ý &
Ì à Ü þ Ê ý Ý & Ì à Ü þ Ê ý Ý &
Ì à Ü þ Ê ý Ý & Ì à Ü þ Ê ý Ý &
Copyright becot.info

CERCLE de CONFUSION		Ý ÝÝ Ú ÚÚ Á ÁÁ Ý ÝÝ Ú ÚÚ Á ÁÁ
Définition: Le cercle de confusion est sur une image l'écartement à partir duquel deux points ne peuvent plus être distingués par l'oeil. Le cercle de confusion est une grandeur physiologique. avec a=0,0004 le cercle de confusion est égal à 1/1000 de la distance d'observation, par exemple 5mm à 5m.		La valeur du cercle de confusion est calculée en fonction de l'acuité visuelle par la formule: c = 2,5 x a x D a = acuité visuelle D = distance de l'oeil à l'objet.
Observation visuelle conventionnelle: La distance conventionnelle d'observation visuelle est de 25cm, soit 250mm.		Le cercle de confusion à la distance conventionnelle de 25cm est égal à 0,25mm avec une acuité de 0,0004
Remarque:		Certains auteurs parlent de cercle de diffusion. Il ne s'agit pas d'un phénomène de diffusion, et ce terme n'est pas correct.

RÉSOLUTION
Définition: La résolution est la taille du plus fin détail qu'un imageur peut montrer. La résolution est une grandeur physique. Notons aussi que c'est une valeur linéaire.		La mesure de la résolution se fait sur une mire constituée de lignes de même épaisseur alternativement blanches et noires, comme les touches d'un piano. La résolution est égale au pas de la mire, c'est à dire la largeur d'une paire de lignes, une blanche, et une noire.
		Ci-contre, mire type. Fonction de transfer de modulation: Les mesures de résolution ont été améliorées pour tenir compte de phénomènes complexes d'acutance, d'interférences spatiales, et de contraste de couleur. Les mesures en fréquences spatiales, Fonction de Transfert de Modulation, ou FTM, basées elles aussi sur des mires de bandes alternées sont maintenant couramment utilisées.
Pouvoir séparateur: Le pouvoir séparateur est l'inverse de la résolution pour une longueur unitaire. C'est donc le nombre de paires par lignes dans l'unité de longueur.		Le pouvoir séparateur est le plus souvent exprimé en paires de lignes par mm [pl/mm] ou cycles par mm [cy/mm]. C'est la même chose que de compter uniquement les lignes noires. Un pouvoir séparateur de 80 pl/mm est équivalent à une résolution de 0,0125mm.
Relation résolution <?> cercle de confusion: La plupart du temps les photographes ont pris l'habitude d'appliquer résolution = cercle de confusion. Or ce n'est pas exact. Prenons deux points qui font la largeur d'un trait de la mire. Pour les distinguer, il faut les écarter d'un demi trait avec le cercle de confusion, alors qu'avec la résolution, on pourrait croire qu'il suffit de les juxtaposer. De surcroît, sur un film, il est possible d'écarter d'une demi valeur, alors qu'en numérique, ce sera nécessairement d'une valeur entière. Pour résumer, prendre la résolution comme équivalence au cercle de confusion, c'est comme dire que c = 2,5 ~ 2 sur un film, et c=2,5 ~ 3 en numérique		L'erreur théorique en assimilant la résolution avec le cercle de confusion est de 25% pour un film, et de 50% en numérique. Plus haut, j'ai indiqué que j'utilise la valeur 0,0004 pour l'acuité visuelle plutôt que la valeur usuelle en ophtalmologie de 0,0003. La différence entre les deux est de 33%. La valeur 0,0004 donne donc des valeurs de cercle de diffusion qui se trouvent ainsi entre les équivalences avec la résolution des films, et celle des capteurs numériques. L'équivalence *cercle de confusion = 1,25 résolution* est acceptable avec une acuité visuelle a=0,0004 c = 1.25 r

Objectifs: La résolution d'un objectif est limitée par les phénomènes de diffraction. Par diffraction, l'image d'un point se transforme en cercles concentriques appelé disque d'Airy. Le diamètre se calcule par la formule de Raleigh: D = 1,22 l n dans laquelle: l longueur d'onde de la lumière n indice de diaphragme Le disque d'Airy et la formule de Raleigh expliquent pourquoi en fermant le diaphragme, la résolution optique est améliorée, et donc les images ont une meilleure netteté. Avec un bon objectif, la résolution est suffisante pour obtenir des photographies de très bonne qualité à tous les diaphragmes. Si à diaphragme grand ouvert un agrandissement n'est pas assez net, l'objectif est de piètre qualité.		Le pouvoir séparateur d'un objectif se détermine en nombre de paires de lignes distinctes dans son plan focal. En film 35mm, format 24x36mm, le pouvoir séparateur d'un objectif est généralement de: # supérieur à 80 pour un bon objectif de reflex et certains compacts. # 50 à 80 pour beaucoup de zooms et la plupart des compacts # inférieur à 50 pour les appareils simples et les jetables. En photographie digitale, il y a très peu de données actuellement. En effet, il faut démonter l'appareil et extraire le capteur pour faire des mesures.
Films: La résolution, aussi appelée finesse ou définition d'un film est égale à: r = 0.012mm pour les films haute définition r = 0.015mm pour les films 100 à 400 ISO r = 0.018mm pour les films 800 ISO et plus.		Exprimée en pouvoir séparateur afin de comparer les valeurs avec celles des optiques, les relations sont: 0,012mm => 83 pl/mm 0,015mm => 67 pl/mm 0,018mm => 55 pl/mm
Photoscopes: La résolution d'un capteur de photoscope est très facile à déterminer puisque les lignes de pixels font les lignes alternées blanches et noires. Il suffit de connaître le nombre de pixels et la taille du capteur digital. Par exemple, la dimension du pixel d'un capteur 1/1,8" de 4Mpx est 3,125 microns ou 0,0032mm.		La résolution fait 2 pixels et est donnée par la formule: r = 2U / I dans laquelle I nombre de pixels U largeur du capteur en mm La résolution d'un capteur 1/1,8" de 4Mpx (2272x1704 pixels) est r = 2 x 7,2 / 2272 = 0,0063
Remarque: Il est souvent nommé "résolution" des données en pl/mm or il s'agit bien évidemment de pouvoir séparateur.