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22 oct. 2012

Flou de bougé et Vitesse de sécurité


la vitesse diminue le flou augmente


Le flou de bougé est dû aux micro-mouvements de l'appareil durant la prise de vue, on parle souvent d'une vitesse de sécurité à utiliser égale au minimum à 1 / focale ( en full frame).

Nous allons regarder en détail les causes du flou de bougé, comprendre la vitesse minimale habituellement utilisée et voir si cette vitesse limite peut être définie de manière plus précise, notamment en fonction de la résolution du capteur.

Un calculateur en fin d'article permet de calculer le temps d'exposition à utiliser en fonction du niveau de netteté souhaité et des conditions de prise de vue.



Résumé de l'article

Qu’est-ce que le flou de bougé ?
C’est un flou dû aux mouvements de l’appareil photo pendant l’acquisition de l’image.


Qu’est-ce qui aggrave le flou de bougé ?
Le flou de bougé augmente si :

  • Le photographe bouge beaucoup lorsqu'il déclenche

  • La vitesse utilisée est faible

  • La longueur focale de l’objectif est grande

Il serra plus facilement observable avec un capteur de grande résolution.


Comment éviter le flou de bougé ?
En utilisant :

  • Un trépied

  • Un système anti vibration

  • La vitesse de sécurité


Quelle est la valeur de la vitesse de sécurité ?
La vitesse de sécurité vaut 1 / (k x f). Avec f la focale et k le crop factor.
On peut être plus précis en tenant compte d’autres facteurs en plus de la focale.





Simulateur




Un cas concret de flou de bougé


Ci dessous une série de photos, réalisées avec un D800, qui mettent en évidence le fait que le flou de bougé apparaît si l'on n'utilise pas une vitesse suffisamment élevée.
Les photos ont été prises à main levée, sans système de réduction des vibrations.
L'objectif était un 85mm, utilisé avec un capteur full frame.
Vous avez une série de détails de l'horloge pour vous rendre compte du flou:

exemple de flou de bougé
Le flou de bougé diminue lorsque la vitesse augmente

La suite de l'article tenter de définir la vitesse de sécurité à utiliser, en fonction de vos conditions de travail.



Vitesse de sécurité classique



La formule de calcul


La formule utilisée depuis les débuts de la photo est la suivante:
Vs= 1 f Avec:
  • Vs : la vitesse minimale à utiliser
  • f : la longueur focale de l'objectif (en mm)

Avec cette formule plus la focale augmente et plus il faut utiliser une vitesse rapide.
Exemple: 1/50 à 50mm, 1/200 à 200mm.


Explication


Lorsque la focale augmente alors le champ de vision diminue, par exemple un objectif 50mm offre un champ de vision horizontal de 40°, un 200mm de 10° (ces valeurs sont arrondies, nous verrons par la suite un raisonnement avec les vraies valeurs).
Imaginez que l'appareil bouge de +/-1° pendant la prise de vue, ce mouvement couvre 5% du champ du 50mm et 20% du champ du 200mm.

flou de bougé et longueur focale
Un même mouvement se fera plus ressentir avec une grande focale

Si l'on considère que ce mouvement est fait à une vitesse constante, diviser le temps d'exposition divise également le flou de bougé.

Dans notre cas, passer de 1/50 à 1/200 divise le mouvement par 4, il couvrira +/-0.25° ce qui correspond à 5% du champ à 200mm, on aura le même niveau de flou qu'à 1/50 à 50mm.


Dans la suite de l'article je vais considérer chaque paramètre indépendamment et les intégrer à la formule de base.



Prise en compte du crop factor


A focale équivalente, un capteur plus petit que 24x36 induit un champ de vision plus petit qu'en full frame,il faut appliquer le crop factor pour connaitre la focale équivalente.
Tout ceci est expliqué dans l'article traitant de l'utilisation des objectifs en fonction de la taille du capteur.

En tenant compte de cela, la formule devient:

Vs= 1 k×f avec k la valeur du crop factor.

Exemple: la vitesse de sécurité pour un 50mm utilisé sur un aps-c Canon devient 1/80 (k=1.6).



Impact de l'amplitude des mouvements


exemple de flou de bougé
Stable, léger mouvement et mouvement (un poil) exagéré


Facteurs aggravant et facteurs limitant le bougé


Les mouvements de l’appareil photos dépendent de plusieurs facteurs:

  • La "tremblote" du photographe: à main levée l'appareil bouge légèrement et l'amplitude est variable d'un photographe à l'autre, certains sont de véritables moines zens et font des photos très piquées à de faibles vitesses, d'autres sont obligés d'utiliser des temps de pose très courts. 
  • L'utilisation d'un système anti vibration: intégré à l'objectif ou au boitier, un tel système permet de gagner en moyenne 3 stops (on peut diviser la vitesse de sécurité par 8).
  • L'utilisation d'un trépied annule les mouvements, on a alors uniquement des micro vibrations, dues au mouvement du miroir notamment, il n'est alors plus la peine de s’embêter avec la vitesse de sécurité.


Vitesse et tremblote


Soit T la tremblote, on l’intègre à la formule ainsi:

Vs= 1 T×f On peut imaginer les valeurs suivantes:

  • T=1: cas normal aboutissant à la formule normale
  • T=1/2: le photographe bougé très peu, la durée d'exposition peut être deux fois plus longue
  • T=1.5: plus sévère que la normale, souvent utilisé par les photographes
  • T=2: pour des mouvements de grandes amplitude

Exemple: de grands mouvements induisent une vitesse de sécurité de 1/200 à 100mm.


Vitesse et anti vibration


Si l'appareil est stabilisé, on peut utiliser une vitesse 8 fois plus lente:

Vs= 1 1 8 ×f Exemple: un 400mm stabilisé peut être utilisé à 1/50


Vitesse de sécurité et résolution du capteur


Avec la mode du pixel peeping, il est devenu courant de juger le flou en zoom 1:1 (zoom 100%).
Vouloir avoir une image parfaitement nette au pixel près revient à souhaiter que le flou de bougé ne déborde pas d'un pixel:

flou de bougé et resolution du capteur
Un petit flou de bougé n'est pas vu sur un capteur de faible résolution, mais il est gênant avec une densité de pixels importante 

Je vous épargne les calculs mais cela revient à choisir un cdc au plus grand égal à:
cdc= D 13 6 ×R R est la résolution du capteur et D sa diagonale (cette formule est valable en format 3:2)

En considérant que la formule de base fonctionne pour un cdc classique = D/1730, on peut tenir compte de la résolution du capteur ainsi:
Vs= 1 13 6 ×R × f 1730 logiquement: un cdc deux fois plus petit demandera une vitesse deux fois plus rapide.

Exemple: avec le D800E et ses 36Mpx, un 50mm demande une vitesse de sécurité de 1/250 pour être net au pixel prêt. (mais tout ceci est à relativiser, comme je l'explique dans l'article sur le flou de bougé avec les capteurs de grande résolution)



Utilisation précise des champs de vision de l'objectif


Je l'ai dit plus haut, la formule de base marche avec des champs de vision arrondis, voyons ce qu'il en est avec des valeurs précises:

La formule de calcul du champ de vision horizontal d'un objectif est la suivante:
Champ horizontal= 2×arctan(l2×f) avec l la largeur du capteur.

Cette formule nous donne en champ de 39.6° pour un objectif 50mm et 10.3° pour un 200mm.
Ainsi, pour avoir le même flou de bougé à 200mm qu'à 50mm il faut utiliser une vitesse = 1 / (50 x (39.6/10.3)) soit 1 / 192, et non 1/200 comme annoncé par la formule classique.

En considérant que 1/50 est efficace à 50mm on peut en déduire le calcul précis de la vitesse de sécurité:
Vs= 1 50× 2×arctan(362×50) 2×arctan(l2×f) La différence avec la formule de base n'est pas énorme, le critère est plus sévère avec les focales plus courtes et moins sévère avec les focale plus longues:

comparaison vitesse de sécurité arrondie et précise
Vitesse limite classique et précise

ceci confirme que la formule Vs = 1/f n'est pas aberrante.



Pour en savoir plus


Une étude sur la méthode de test des système de stabilisation d'image

Une vidéo sur la méthode employée par le labo de la fnac pour simuler le bougé d'un apn

Une étude de l’aspect physiologique du flou de bougé






Calculateur


L'outil ci dessous permet de calculer la vitesse de sécurité en tenant compte de tous les paramètres évoqués.

  • La résolution du capteur n'est utilisée que si le cercle de confusion est exprimé en pixels.
  • La "tremblote" affecte la vitesse de sécurité d'un coefficient 0.5, 1, 1.5 ou 2 (une faible tremblote autorise une faible vitesse).
  • L'anti-vibration fait gagner 3 stops (vitesse de sécurité 8 fois plus lente).
  • La valeur normalisée est la valeur la plus proche de la vitesse calculée, que l'on peut sélectionner sur un apn.

Calcul de la vitesse de sécurité

Cercle de confusion:
Capteur:
Focale (mm):
Tremblote:
Système anti-vibrations:
Vitesse de sécurité =
Valeur normalisée =



Dernière mise à jour le:
par Pierre LPEF