Calculateur de champ de vision de caméra - Calculateur de champ de vision

Qu’est-ce qu’un calculateur de champ de vision pour appareil photo ?

Un calculateur de champ de vision (FOV) d’un appareil photo détermine la largeur de la scène qu’il peut capturer. Il utilise deux valeurs : la taille du capteur de l’appareil photo et la distance focale de l’objectif. Le résultat est un angle, généralement exprimé en degrés, pour les directions horizontale, verticale et diagonale.

Le champ de vision est important, car il détermine ce qui tient dans le cadre. Un champ de vision large capture une scène étendue, comme un paysage. Un champ de vision étroit capture une petite portion de la scène, mais fait paraître les sujets éloignés plus grands.

Comment calculer le champ de vision

Le champ de vision dépend de deux paramètres : les dimensions du capteur (largeur ou hauteur, en millimètres) et la distance focale de l’objectif (également en millimètres). La formule utilise la fonction arctangente, écrite arctan ou tan⁻¹ :

$\theta = 2 \arctan\left(\frac{d}{2 f}\right)$

• θ représente le champ de vision, sous forme d’angle.
• d représente la dimension du capteur : la largeur pour le champ de vision horizontal, la hauteur pour le champ de vision vertical.
• f est la distance focale de l’objectif, en millimètres.
• Le résultat est obtenu en radians, puis converti en degrés pour l’affichage.

La formule suppose un objectif rectilinéaire mis au point à l’infini, ce qui constitue le cas de référence habituel. La mise au point sur un sujet proche éloigne davantage l’objectif du capteur et réduit légèrement le champ de vision réel.

Le champ de vision diagonal utilise la même formule, mais avec la longueur de la diagonale du capteur à la place de la largeur ou de la hauteur. La diagonale se calcule avec le théorème de Pythagore :

$D = \sqrt{w² + h²}$

où D est la diagonale du capteur, w sa largeur et h sa hauteur.

Lorsque seules la largeur et les proportions sont connues, la hauteur du capteur se calcule en divisant la largeur par le rapport d’aspect :

$h = \frac{w}{a}$

où a est le rapport d’aspect.

Un rapport d’aspect de 3:2 (valeur du rapport d’aspect : 1,5) est standard pour la plupart des photos prises avec des appareils reflex numériques et hybrides. Un rapport de 16:9 (1,778) est standard pour la vidéo. Un rapport de 4:3 (1,333) est utilisé par les appareils Micro Four Thirds et de nombreux compacts plus anciens. Les productions cinématographiques utilisent parfois un rapport de 2,39:1 pour obtenir un format panoramique.

Dimensions courantes des capteurs

La taille du capteur modifie le champ de vision, même à focale constante. Un capteur plus grand capture un angle plus large avec le même objectif.

Le calculateur répertorie ces dimensions, dans l’ordre largeur × hauteur :

• Moyen format : 43,8 × 32,9 mm
• Plein format (35 mm) : 36 × 24 mm
• APS-H : 28,7 × 19,0 mm
• APS-C (Nikon/Sony) : 23,5 × 15,6 mm
• APS-C (Canon) : 22,3 × 14,9 mm
• Micro Four Thirds : 17,3 × 13,0 mm
• 1 pouce : 13,2 × 8,8 mm, utilisé dans les appareils compacts haut de gamme et de nombreux drones
• 2/3 pouce : 8,8 × 6,6 mm
• 1/1.7-inch : 7,6 × 5,7 mm
• 1/2.3-inch : 6,17 × 4,55 mm, courant dans les smartphones et les caméras d’action

Tout autre capteur peut être saisi en choisissant « Personnalisé », puis en indiquant sa largeur et sa hauteur.

La diagonale d’un capteur plein format (43,3 mm) divisée par la diagonale d’un capteur est appelée facteur de recadrage. Elle sert à comparer des objectifs montés sur différents appareils photo et est expliquée dans la foire aux questions ci-dessous. Le facteur est d’environ 1,5 pour l’APS-C (Nikon/Sony), d’environ 1,6 pour l’APS-C (Canon) et de 2,0 pour le Micro Four Thirds.

Exemple détaillé

Considérons un appareil plein format doté d’un capteur de 36 × 24 mm équipé d’un objectif de 50 mm.

Champ de vision horizontal : HFOV = 2 × arctan(36 / (2 × 50)) = 2 × arctan(0,36) ≈ 39,60°

Champ de vision vertical : VFOV = 2 × arctan(24 / (2 × 50)) = 2 × arctan(0,24) ≈ 26,99°

Champ de vision diagonal : Diagonale = √(36² + 24²) ≈ 43,27 mm DFOV = 2 × arctan(43,27 / 100) ≈ 46,79°

Un objectif de 50 mm monté sur un appareil plein format est appelé objectif « standard », car sa longueur focale est proche de la diagonale du capteur, soit 43,3 mm. Les objectifs dont la longueur focale est inférieure à la diagonale sont des objectifs grand angle ; ceux dont la longueur focale est supérieure sont des téléobjectifs.

Référence rapide : longueurs focales en plein format

Une distance focale plus courte donne toujours un champ de vision plus large. Une longueur focale plus longue le réduit toujours.

Comment utiliser le calculateur

1. Choisissez une taille de capteur dans la liste, ou sélectionnez « Personnalisé » et saisissez la largeur et la hauteur exactes en millimètres.
2. Entrez la distance focale de l’objectif, en millimètres.
3. Calculer la hauteur à partir d’un rapport d’aspect si la hauteur du capteur est inconnue. Cette option apparaît uniquement pour un capteur personnalisé : cochez « Calculer la hauteur à partir du rapport d’aspect » et sélectionnez 3:2, 4:3, 16:9, 1:1 ou 2,39:1. Le calculateur définit alors hauteur = largeur ÷ rapport.
4. Consultez les résultats : dimensions du capteur, puis champs de vision horizontal, vertical et diagonal, affichés en degrés ou en radians, selon l’unité sélectionnée.

Toute mesure doit être un nombre positif. Une longueur focale inférieure ou égale à zéro, une largeur ou une hauteur de capteur inférieure ou égale à zéro, ainsi que toute valeur qui n’est pas un nombre réel sont refusées ; le calculateur affiche alors un message au lieu d’un résultat.

Pourquoi le champ de vision est important

Les photographes utilisent le champ de vision pour choisir un objectif avant une prise de vue. Un objectif grand-angle (14-35mm sur un capteur plein format) permet d’inclure davantage d’une pièce ou d’un paysage dans le cadre. Un téléobjectif (85 mm et plus) isole un sujet éloigné et comprime l’arrière-plan.

Les chefs opérateurs calculent le champ de vision lors de la planification des prises de vue, afin que la position de l’appareil et le choix de l’objectif correspondent au cadrage souhaité. Les installateurs de systèmes de sécurité l’utilisent pour déterminer quelle partie d’une pièce ou d’un parking une seule caméra couvre. Les pilotes de drones s’en servent pour planifier des trajectoires de vol qui couvrent intégralement une zone à relever, sans lacunes.

La taille du capteur modifie également ces valeurs. Un capteur plus petit réduit le champ de vision pour un objectif donné, ce qui explique que le même objectif de 50 mm paraisse être un téléobjectif plus long sur un appareil APS-C que sur un appareil plein format.

Foire aux questions

Qu’est-ce que le champ de vision en photographie ?

Le champ de vision est l’angle de la scène capturé conjointement par l’objectif et le capteur, mesuré en degrés. Un grand angle, tel que 74°, couvre une scène étendue. Un angle étroit, tel que 10°, couvre une petite portion de la scène, mais agrandit les sujets éloignés.

Quel est l’effet de la taille du capteur sur le champ de vision ?

Un capteur plus grand capture une plus grande partie de l’image projetée par l’objectif, ce qui donne un champ de vision plus large. Un capteur plus petit recadre cette même image projetée et réduit le champ de vision. C’est pourquoi un objectif de 50 mm n’a pas le même champ de vision sur un appareil plein format et sur un appareil APS-C.

Qu’est-ce que le facteur de recadrage ?

Le facteur de recadrage est le quotient de la diagonale plein format, 43,3 mm, par la diagonale d’un capteur. Un capteur APS-C (Nikon/Sony) a un facteur de recadrage proche de 1,5×, un capteur APS-C (Canon) proche de 1,6×, et le format Micro Four Thirds proche de 2×. La multiplication de la longueur focale d’un objectif par le facteur de recadrage donne sa longueur focale équivalente en plein format, ce qui est utile pour comparer des objectifs de différents systèmes. Ce facteur ne doit pas remplacer les dimensions réelles du capteur lors du calcul du champ de vision réel de l’appareil.

Quelle longueur focale donne un champ de vision « standard » ?

Un objectif standard possède une longueur focale proche de la diagonale du capteur, de sorte que l’image ne paraît ni étirée ni comprimée. En plein format, la diagonale est de 43,3 mm, et l’objectif courant de 50 mm est suffisamment proche : il donne un champ de vision horizontal d’environ 39,6° et un champ de vision diagonal d’environ 46,8°. Avec des capteurs plus petits, un objectif plus court est nécessaire pour obtenir le même cadrage, car la diagonale est plus courte.

Quel est l’effet du rapport d’aspect sur le champ de vision ?

Le rapport d’aspect définit la relation entre la largeur et la hauteur du capteur, ce qui modifie le champ de vision vertical pour une largeur donnée. Un rapport largeur/hauteur élevé comme 16:9 offre une couverture verticale moindre que 4:3 à largeur et distance focale identiques, car le capteur est proportionnellement moins haut.

Le champ de vision peut-il être modifié après la prise d’une photo ?

Le recadrage d’une image réduit son champ de vision effectif, mais ne peut pas l’élargir au-delà de ce que l’objectif a capturé à l’origine. Des techniques comme l’assemblage panoramique peuvent combiner plusieurs photos pour obtenir un champ de vision plus large, mais il faut prendre plusieurs clichés au moment de la prise de vue, et non simplement retoucher l’image ensuite.

Références

1. "Angle of view." Wikipédia, Fondation Wikimedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_view
2. Ray, Sidney F. Applied Photographic Optics. Focal Press, 2002.
3. Jacobson, Ralph E. The Manual of Photography. Focal Press, 2000.