Cercle de confusion

Mire alternant ligne claire et foncée, avec modification du contraste.

La perception de la netteté dépend de l'agrandissement au tirage

Dans des conditions d'observation optimales (bon éclairage et fort contraste du sujet), un œil emmétrope, c'est-à-dire dénué de troubles de la réfraction, a une acuité visuelle de 10/10 s'il a un pouvoir séparateur d'une minute d'arc, 1' ≈ 3 × 10⁻⁴ rad[5] - [6].

Si la distance d'observation, le format du tirage et le format de la surface sensible sont connus, il est possible d'évaluer assez simplement le diamètre du cercle de confusion.

Pour s’adapter aux différents formats de capteurs ou de films, plusieurs méthodes empiriques ont été proposées pour déterminer le diamètre des cercles de confusion[8].

• Une méthode pour les petits formats a été utilisée en prenant comme critère de calcul la focale de l'objectif : c = f/1000. Elle avait comme principal inconvénient de donner un cercle de confusion dépendant de la focale, outre que le calcul donnerait c = 0,050 mm pour une focale de 50 mm en 24 × 36 (il s'agit toutefois d'un moyen format). Elle n'est plus utilisée[7].
• Une méthode connue sous le nom de « formule de Zeiss (en) » donne comme critère de calcul du diamètre du cercle de confusion[9] : c = d/1730 où d est la diagonale du format. Le calcul donnerait c = 0,025 mm en 24 × 36.
• La relation c = d/1500 est fréquemment utilisée[10] et donnerait c = 0,029 mm en 24 × 36.
• Sur le même principe, d'autres tables utilisent la valeur de c = 0,030 mm comme référence en 24 × 36[11], en particulier pour les appareils photo numériques[12], ce qui correspond à c = d/1442.

Pour le cinéma, les références sont trop rares pour faire émerger une règle particulière. Des essais caméra sont toujours réalisés avant le tournage.

Dans le cas de la vidéo, on considère souvent que l'observateur est à la distance la plus proche de son moniteur lui permettant tout de même de ne pas distinguer deux pixels voisins. Pour un même format de capteur (en), on considère que le diamètre du cercle de confusion dépend de la définition. Par exemple pour un capteur 2/3" (11,0 mm de diagonale) couramment utilisé pour les caméras professionnelles :

• en haute définition (TVHD) (1080 × 1920), le capteur a pour dimensions 5,4 × 9,6 mm : un pixel est un carré de 0,005 mm ;
• en ultra-haute définition (TVUHD1) (2048 × 3840), le capteur a pour dimensions 5,4 × 9,6 mm : un pixel est un carré de 0,002 5 mm ;
• en définition standard (TVSD) (576 × 720), le ratio est de 4/3 et le capteur a pour dimensions 6,6 × 8,8 mm : un pixel est un rectangle de dimensions 0,011 × 0,012 mm.

Par ailleurs, pour éviter le moiré, les capteurs sont précédés d'un filtre passe-bas optique, dit filtre antialiasing ou anticrénelage, qui dégrade volontairement et légèrement les images : chaque image qui devrait se former exactement comme un point viendra former un leger flou autour du pixel correspondant. C'est pourquoi le diamètre du cercle de confusion peut alors considéré être compris entre la taille d'un pixel et son double.

Les formats photographiques étant trop nombreux, le tableau suivant rassemble quelques formats arbitrairement choisis.

Format	Dimensions (mm)	CoC (μm)		Format	Dimensions (mm)	CoC (μm)
Photographie				Vidéo SD 576 × 720
Four Thirds	13,5 × 18,0	15		2/3"	6,6 × 8,8	22
APS-C Canon numérique	14,8 × 22,2	18 (19[13])		1/2"	4,8 × 6,4	16
Nikon DX	16,0 × 24,0	19		1/3"	3,6 × 4,8	12
APS-C argentique	16,7 × 25,1	20
APS-H Canon	19,0 × 28,7	23[13]
Plein format numérique ; 35 mm argentique	24,0 × 36,0	29[10] (30[13])
Cinématographie				Vidéo HD 1080 × 1920
16 mm	7,5 × 10,3[14]	8,5		2/3"	5,4 × 9,6	10
Super 16	7,5 × 12,35[14]	10		1/2"	3,9 × 7,0	7,2
35 mm Academy	16,0 × 22,0[15]	18		1/3"	2,9 × 5,2	5,4
ANSI Super 35 mm	18,7 × 24,9[16]	21 (25[17])
Les valeurs fournies sont issues de l'approximation ${\displaystyle c={\frac {d}{1\,500}}}$ où ${\displaystyle d}$ est la diagonale de la partie utile de la surface sensible ; les valeurs alternatives sont données entre parenthèses.				Les diamètres des cercles de confusion sont calculés comme approximativement égaux au double de la taille d'un pixel.

Les petits capteurs, souvent utilisés en vidéo ou pour des appareils photographiques compacts, sont plus affectés par le phénomène de diffraction. Pour de petites ouvertures, la tache d'Airy formée par chaque point peut devenir bien plus grande que la taille d'un pixel : son diamètre est donné par ${\displaystyle d=2{,}44\,\lambda \,N}$ où ${\displaystyle \lambda }$ est la longueur d'onde et ${\displaystyle N}$ le nombre d'ouverture.

La netteté peut être éventuellement améliorée par un filtrage passe-haut numérique parfois nommé « netteté » ou « détail » mais ce traitement ne permet pas de restituer toute la finesse perdue des détails. Ceci explique en partie l'augmentation de la taille des capteurs électroniques qui accompagne l'augmentation de la définition de l'image.

• Acuité visuelle
• Pouvoir de résolution
• Profondeur de champ
• Mise au point (photographie)
• Tache d'Airy
• Fonction d'étalement du point

• (en) Ralph E. Jacobson et al, The Manual of Photography : Photographic and Digital Imaging, Focal Press, 2000, 9^e éd., 464 p. (ISBN 0-240-51574-9, lire en ligne)
• (en) Sidney F. Ray, Applied Photographic Optics, Focal Press, 2002, 3^e éd., 680 p. (ISBN 0-240-51540-4, lire en ligne)
• (en) Stephen H. Burum (sous la direction de), American Cinematographer Manual, American Cinematographer, 9^e éd., 2007, vol. I (ISBN 0-9355-7831-5), vol. II (ISBN 0-9355-7832-3)

• (en) « Depth of Field Calculator », sur dofmaster.com : calculateur de profondeur de champ et des valeurs de cercle de confusion.
• (en) « ƒ/Calc », sur fcalc.net : calculateur de profondeur de champ, angle de champ, agrandissement, etc.