Recherche : Evaluer scientifiquement un bokeh

Depuis des dizaines d’années, il est coutume de mesurer les performances optiques des objectifs en se basant presque uniquement sur des mesures de résolution qu’on désigne par abus de langage par le terme « piqué ». Il est vrai, cette grandeur est facilement quantifiable. Il arrive aussi que d’autres aspects soient pris en compte, comme le vignetage, la distorsion ou l’aberration chromatique transversale, ceux-ci étant également mesurables scientifiquement et donc appréciables objectivement.

Or, s’il reste bien un aspect qui reste dans le flou (et c’est le cas de le dire), c’est le bokeh. Rappelons juste que le bokeh est un terme d’origine japonaise qui désigne la beauté du rendu des flous d’une image, et non pas les flous eux-mêmes, ni leur ampleur qui n’est que la conséquence d’autres données géométriques. Le bokeh devient de plus en plus un critère important lors du choix d’une optique, mais cette notion est tellement mal définie et mal documentée que les légendes urbaines vont bon train. Inutile de s’attarder là-dessus, j’aurai l’occasion d’y revenir dans un futur article.

Dans une photographie à plusieurs plans dont un net, il est communément admis que le bokeh est bon lorsque les plans flous ne viennent pas perturber la lecture du plan net. L’opération consiste donc à mesurer à quel point l’objectif est capable de rendre diffus un point lumineux qui n’est pas censé être net.

Dans un logiciel de retouche d’image de type Photoshop, on a la possibilité d’utiliser ce qu’on appelle un filtre passe-haut. Celui-ci met en évidence les zones de l’image qui présentent un changement rapide de luminance. Son intérêt semble grand dans notre cas.

Pour vérifier la viabilité du concept, on va choisir une même scène complexe au niveau de l’arrière-plan prise par deux objectifs différents : le Nikkor AF-S 50mm f/1.8G et le Nikkor AF 50mm f/1.8D. Le second a la réputation d’être moins « bon » car plus ancien, son bokeh suit la même réputation. J’ai récupéré les photos comparatives ici. Voici la scène de base :

 

À partir de cette image comparative, j’applique un filtre passe-haut dans Photoshop avec comme paramètre un rayon de 1.0 :

 

On commence déjà à visualiser la différence, mais on va l’accentuer avec un calque de niveaux (entrée : 127-255, sortie : 0-255) puis un calque de contraste/luminosité (luminosité : +150, contraste : +100) :

 

La différence devient évidente. Elle l’était déjà à nos yeux sur les images d’origine ci-avant, mais cette fois-ci, nous disposons d’images plus facilement exploitables par un algorithme. Il nous reste à comptabiliser les valeurs de chaque pixel, ou bien étudier finement les histogrammes pour attribuer une valeur à chaque objectif. En guise d’info, voici les deux histogrammes respectifs :

 

Je ne le montrerai pas ici dans cet article mais l’analyse d’après le même protocole d’une image possédant en plus un plan net permet de savoir si un objectif est plus contrasté qu’un autre, mais ce n’est qu’une parenthèse.

Pour mener à bien notre comparaison entre deux objectifs, il aurait fallu photographier la même scène depuis le même endroit et rigoureusement au même moment. Si cela n’est théoriquement pas possible, on pourrait approximer cette théorie en photographiant une scène fixe de laboratoire comme par exemple une matrice de leds blanches que l’on appellerait mire de test.

Précédemment, nous avons obtenu une valeur unique qui permet de quantifier la douceur ou la rugosité des flous d’une image donnée. Afin d’étudier plus amplement l’optique, et en particulier observer la différence de rendu avant-/arrière-plan et déterminer cette fameuse « zone de transition », il nous faut balayer un certain nombre de distances de mise au point autour de la distance qui sépare la mire de test du capteur. En refaisant plusieurs fois la manipulation précédente, on sera en mesure d’obtenir suffisamment de valeurs pour approximer une courbe qui aurait l’apparence approximative d’une loi de Gauss. Plus l’optique sera bonne, plus la courbe produite montera haut, plus elle présentera une symétrie et plus elle sera fine en largeur, du moins en théorie.

Ce protocole d’évaluation semble réalisable dans la vraie vie bien qu’il soit assez gourmand en temps. Il permettrait de donner une fois pour toute une idée chiffrée du bokeh de telle ou telle optique. Il reste cependant quelques points à éclaircir :

  • Quelle exposition adopter ? Une exposition fixe à sensibilité ISO native qui tient compte de la perte de l’objectif en terme de transmission ?
  • Quid de la focale des objectifs testés ? Faudra-t-il appliquer un coefficient pour ramener toutes les focales à la même enseigne ? Et pour l’ouverture ?
  • Faut-il traiter le rendu des leds séparément (centre/bord/coin) ou faut-il traiter le champ dans son ensemble ?
  • Faut-il tenir compte des données de couleurs ou bien faut-il travailler en luminance uniquement ?
  • Est-ce que la valeur de rayon du filtre passe-haut est bonne ?
  • Faut-il tester plusieurs distances de mire ? Car comme on le constate souvent dans des tests de piqué, les différences entre la mise au point minimale et l’infini est parfois conséquente.
  • Faut-il partir sur les RAW développés avec les paramètres par défaut de Lightroom et ensuite travailler sur du TIFF ?
  • Est-ce le bokeh unique et parfait du nouveau Nikkor 58mm f/1.4G sera récompensé par une bonne note, ou bien faut-il étudier le bokeh autrement pour tenir compte de la gestion minutieuse de l’aberration de sphéricité dont fait preuve cette optique (entre autres) ?

L’idéal serait de développer un logiciel dédié à cette analyse. Mes propres compétences en développement logiciel scientifique me le permettent. Seul le temps me manque. Je pense que ce projet présente un intérêt colossal pour la communauté des photographes.

À suivre, donc !

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