Comprendre l’autofocus d’un appareil photo

L’autofocus d’un appareil photo règle intelligemment l’objectif de l’appareil pour obtenir la mise au point sur le sujet, et peut faire la différence entre une photo nette et une occasion manquée. Malgré un objectif apparemment simple – la netteté au point de mise au point – les rouages internes de la mise au point d’un appareil photo ne sont malheureusement pas aussi simples. Ce tutoriel vise à améliorer vos photos en vous présentant le fonctionnement de l’autofocus – ce qui vous permettra à la fois de tirer le meilleur parti de ses atouts et d’éviter ses défauts.

Note : L’autofocus (AF) fonctionne soit en utilisant des capteurs de contraste au sein de l’appareil photo (AF passif), soit en émettant un signal pour éclairer ou estimer la distance du sujet (AF actif). La mise au point automatique passive peut être réalisée à l’aide des méthodes de détection de contraste ou de détection de phase, mais toutes deux reposent sur le contraste pour obtenir une mise au point automatique précise ; elles seront donc traitées comme étant qualitativement similaires dans le cadre de ce tutoriel sur la mise au point automatique. Sauf indication contraire, ce tutoriel suppose un autofocus passif. Nous aborderons également la méthode de l’autofocus actif par faisceau d’assistance AF vers la fin.

CONCEPT : CAPTEURS D’AUTOFOCUS

Le ou les capteurs d’autofocus d’un appareil photo sont le véritable moteur derrière l’obtention d’une mise au point précise, et sont disposés en divers réseaux dans le champ de vision de votre image. Chaque capteur mesure la mise au point relative en évaluant les changements de contraste à son point respectif dans l’image – où l’on suppose que le contraste maximal correspond à la netteté maximale.

Veuillez consulter le tutoriel sur les histogrammes d’image pour avoir un aperçu du contraste des images.
Note : de nombreux appareils photo numériques compacts utilisent le capteur d’image lui-même comme capteur de contraste (en utilisant une méthode appelée AF à détection de contraste), et ne disposent pas nécessairement de plusieurs capteurs autofocus discrets (qui sont plus courants en utilisant la méthode d’AF à détection de phase). En outre, le schéma ci-dessus illustre la méthode de détection de contraste de la FA ; la détection de phase est une autre méthode, mais celle-ci repose toujours sur le contraste pour un autofocus précis.

Le processus d’autofocus fonctionne généralement comme suit :
(1) Un processeur d’autofocus (AFP) effectue une petite modification de la distance de mise au point.
(2) L’AFP lit le capteur AF pour évaluer si et de combien la mise au point s’est améliorée.
(3) En utilisant les informations de (2), l’AFP règle l’objectif sur une nouvelle distance de mise au point.
(4) L’AFP peut répéter itérativement les étapes 2-3 jusqu’à ce qu’une mise au point satisfaisante soit obtenue.

Ce processus complet est généralement achevé en une fraction de seconde. Pour les sujets difficiles, l’appareil photo peut ne pas parvenir à une mise au point satisfaisante et renoncer à répéter la séquence ci-dessus, ce qui entraîne l’échec de l’autofocus. Il s’agit du scénario redouté de la « chasse à la mise au point », dans lequel l’appareil photo fait la mise au point dans les deux sens à plusieurs reprises sans parvenir à la verrouiller. Cela ne signifie pas pour autant que la mise au point est impossible pour le sujet choisi. La question de savoir si et pourquoi l’autofocus peut échouer est principalement déterminée par les facteurs de la section suivante.

FACTEURS AFFECTANT LES PERFORMANCES DE L’AUTOFOCUS

Le sujet photographique peut avoir un impact énorme sur la façon dont votre appareil photo effectue l’autofocus – et souvent encore plus que toute variation entre les modèles d’appareils photo, les objectifs ou les réglages de mise au point. Les trois facteurs les plus importants qui influencent l’autofocus sont le niveau de lumière, le contraste du sujet et le mouvement de l’appareil ou du sujet.

Un exemple illustrant la qualité de différents points de mise au point a été présenté à gauche ; déplacez votre souris sur cette image pour voir les avantages et les inconvénients de chaque emplacement de mise au point.

Notez que chacun de ces facteurs n’est pas indépendant ; en d’autres termes, on peut être capable d’obtenir un autofocus même pour un sujet faiblement éclairé si ce même sujet présente également un contraste extrême, ou vice versa. Cela a une implication importante pour le choix du point de mise au point automatique : sélectionner un point de mise au point qui correspond à un bord net ou à une texture prononcée peut permettre d’obtenir un meilleur autofocus, en supposant que tous les autres facteurs restent égaux.

Dans l’exemple de gauche, nous avons eu la chance que l’emplacement où l’autofocus est le plus performant corresponde également à l’emplacement du sujet. L’exemple suivant est plus problématique car l’autofocus est plus performant sur l’arrière-plan et non sur le sujet. Déplacez votre souris sur l’image ci-dessous pour mettre en évidence les zones de bonne et de mauvaise performance.

Sur la photo de droite, si l’on faisait la mise au point sur les sources lumineuses qui se déplacent rapidement derrière le sujet, on risquerait d’avoir un sujet flou lorsque la profondeur de champ est faible (comme ce serait le cas pour une photo d’action à faible luminosité comme celle-ci).

Alternativement, se concentrer sur la surbrillance extérieure du sujet serait peut-être la meilleure approche, avec la mise en garde que cette surbrillance changerait de côté et d’intensité rapidement en fonction de l’emplacement des sources de lumière mobiles.

Si son appareil photo avait des difficultés à faire la mise au point sur la surbrillance extérieure, un point de mise au point à plus faible contraste (mais stationnaire et raisonnablement bien éclairé) serait le pied du sujet, ou des feuilles sur le sol à la même distance que le sujet.

Ce qui rend les choix ci-dessus difficiles, cependant, c’est que ces décisions doivent souvent être soit anticipées, soit prises en une fraction de seconde. Des techniques spécifiques supplémentaires pour l’autofocus sur des sujets immobiles et en mouvement seront abordées dans leurs sections respectives vers la fin de ce tutoriel.

NOMBRE & TYPE DE POINTS AUTOFOCUS

La robustesse et la flexibilité de l’autofocus sont principalement le résultat du nombre, de la position et du type de points autofocus mis à disposition par un modèle d’appareil photo donné. Les appareils photo reflex haut de gamme peuvent avoir 45 points autofocus ou plus, tandis que d’autres appareils peuvent n’avoir qu’un seul point AF central. Deux exemples de disposition des capteurs autofocus sont présentés ci-dessous :

Les appareils utilisés pour les exemples de gauche et de droite sont respectivement le Canon 1D MkII et le Canon 20D.
Pour ces appareils, l’autofocus n’est pas possible pour des ouvertures inférieures à f/8,0 et f/5,6.

Deux types de capteurs autofocus sont présentés :
+ capteurs en croix (détection de contraste bidimensionnelle, précision plus élevée)
l capteurs de ligne verticale (détection de contraste unidimensionnelle, précision plus faible)

Note : Le « capteur de ligne verticale » n’est appelé ainsi que parce qu’il détecte le contraste le long d’une ligne verticale.
Ironiquement, ce type de capteur est donc meilleur pour détecter les lignes horizontales.

Pour les appareils photo reflex, le nombre et la précision des points autofocus peuvent également changer en fonction de l’ouverture maximale de l’objectif utilisé, comme illustré ci-dessus. Il s’agit d’une considération importante lors du choix d’un objectif d’appareil photo : même si vous ne prévoyez pas d’utiliser un objectif à son ouverture maximale, cette ouverture peut néanmoins aider l’appareil photo à obtenir une meilleure précision de mise au point. En outre, étant donné que le capteur AF central est presque toujours le plus précis, pour les sujets décentrés, il est souvent préférable d’utiliser d’abord ce capteur pour obtenir un verrouillage de la mise au point (avant de recomposer le cadre).

Plusieurs points AF peuvent travailler ensemble pour une meilleure fiabilité, ou peuvent travailler de manière isolée pour une meilleure spécificité, selon le réglage de l’appareil photo que vous avez choisi. Certains appareils photo disposent également d’une fonction de « profondeur de champ automatique » pour les photos de groupe, qui garantit qu’un groupe de points de mise au point se situe tous dans un niveau de mise au point acceptable.

Mode AF : CONTINU & AI SERVO vs ONE SHOT

Le mode de mise au point de l’appareil photo le plus largement pris en charge est la mise au point en une seule fois, qui est la meilleure pour les sujets immobiles. Le mode one shot est susceptible de faire des erreurs de mise au point pour les sujets en mouvement rapide car il ne peut pas anticiper le mouvement du sujet, en plus de potentiellement aussi rendre difficile la visualisation de ces sujets en mouvement dans le viseur. La mise au point en une seule prise nécessite un verrouillage de la mise au point avant que la photographie puisse être prise.

De nombreux appareils photo prennent également en charge un mode autofocus qui ajuste continuellement la distance de mise au point pour les sujets en mouvement. Les appareils Canon appellent cela la mise au point « AI Servo », tandis que les appareils Nikon l’appellent la mise au point « continue ». Il fonctionne en prédisant où le sujet sera légèrement dans le futur, en se basant sur les estimations de la vitesse du sujet à partir des distances de mise au point précédentes. L’appareil fait alors la mise au point à cette distance prédite à l’avance pour tenir compte du délai d’obturation (le délai entre l’appui sur le déclencheur et le début de l’exposition). Cela augmente considérablement la probabilité d’une mise au point correcte pour les sujets en mouvement.

Des exemples de vitesses de suivi maximales sont présentés pour divers appareils photo Canon ci-dessous :

Les valeurs sont pour un contraste et un éclairage idéaux, et utilisent l’objectif Canon 300mm f/2.8 IS L.

Le tracé ci-dessus devrait également fournir une estimation de règle empirique pour d’autres appareils photo également. Les vitesses de suivi maximales réelles dépendent également du caractère irrégulier du mouvement du sujet, du contraste et de l’éclairage du sujet, du type d’objectif et du nombre de capteurs autofocus utilisés pour suivre le sujet. Sachez également que l’utilisation du suivi de la mise au point peut réduire considérablement la durée de vie de la batterie de votre appareil photo, donc ne l’utilisez que lorsque cela est nécessaire.

AUTOFOCUS ASSIST BEAM

De nombreux appareils photo sont équipés d’un faisceau d’assistance AF, qui est une méthode d’autofocus actif qui utilise un faisceau visible ou infrarouge pour aider les capteurs autofocus à détecter le sujet. Cela peut être très utile dans les situations où votre sujet n’est pas suffisamment éclairé ou présente un contraste insuffisant pour l’autofocus, bien que le faisceau d’assistance AF présente également l’inconvénient d’un autofocus beaucoup plus lent.

La plupart des appareils photo compacts utilisent une source de lumière infrarouge intégrée pour l’assistance AF, tandis que les appareils photo reflex numériques utilisent souvent un flash intégré ou externe pour éclairer le sujet. Lors de l’utilisation d’un flash pour l’assistance AF, le faisceau d’assistance AF peut avoir des difficultés à obtenir la mémorisation de la mise au point si le sujet se déplace sensiblement entre les déclenchements du flash. L’utilisation du faisceau d’assistance AF n’est donc recommandée que pour les sujets immobiles.

EN PRATIQUE : PHOTOS D’ACTION

L’autofocus donnera presque toujours les meilleurs résultats avec les photos d’action lorsque vous utilisez les modes servo AI ou continu. Les performances de mise au point peuvent être améliorées de façon spectaculaire en s’assurant que l’objectif n’a pas à chercher sur une large gamme de distances de mise au point.

La façon la plus universellement soutenue d’y parvenir est peut-être de pré-focaliser votre appareil photo à une distance proche de celle où vous prévoyez le passage du sujet en mouvement. Dans l’exemple du motard à droite, on pourrait faire la pré-focalisation près du bord de la route puisqu’on s’attendrait à ce que le motard passe à peu près à cette distance.

Certains objectifs de reflex ont également un commutateur de distance minimale de mise au point ; régler cette distance à la plus grande distance possible (en supposant que le sujet ne sera jamais plus près) peut également améliorer les performances.

Avertissez-vous, cependant, qu’en mode autofocus continu, des prises de vue peuvent être réalisées même si le verrouillage de la mise au point n’a pas encore été obtenu.

Dans la pratique : PORTRAITS & AUTRES PHOTOS STILL

Les photos sont mieux prises en utilisant le mode autofocus à une prise, qui garantit qu’un verrouillage de la mise au point a été obtenu avant le début de l’exposition. Les exigences habituelles en matière de point de mise au point, à savoir le contraste et un éclairage fort, s’appliquent toujours, même s’il faut s’assurer que le sujet bouge très peu.

Pour les portraits, l’œil est le meilleur point de mise au point – à la fois parce que c’est un standard et parce qu’il présente un bon contraste. Bien que le capteur autofocus central soit généralement le plus sensible, la mise au point la plus précise est obtenue en utilisant les points de mise au point décentrés pour les sujets décentrés. Si l’on utilise la zone AF centrale pour verrouiller la mise au point (avant de recomposer pour un sujet décentré), la distance de mise au point sera toujours inférieure à la distance réelle du sujet – et cette erreur augmente pour les sujets plus proches. La précision de la mise au point est particulièrement importante pour les portraits, car ceux-ci présentent généralement une faible profondeur de champ.

Puisque le type de capteur AF le plus courant est le capteur de ligne verticale, il peut également être utile de considérer si votre point de mise au point contient principalement un contraste vertical ou horizontal. Dans des conditions de faible éclairage, on peut être en mesure d’obtenir un verrouillage de la mise au point qui ne serait pas possible autrement en faisant pivoter l’appareil photo de 90° pendant la mise au point automatique.

Dans l’exemple de gauche, les escaliers sont composés principalement de lignes horizontales. Si l’on devait faire la mise au point près de l’arrière de l’escalier au premier plan (pour maximiser la profondeur de champ apparente en utilisant la distance hyperfocale), on pourrait éviter un échec de la mise au point automatique en orientant d’abord son appareil photo en mode paysage pendant la mise au point automatique. Ensuite, on pourrait faire pivoter l’appareil photo pour le ramener en orientation portrait pendant l’exposition, si on le souhaite.

Notez que l’accent a été mis dans ce tutoriel sur *comment* faire la mise au point – et pas nécessairement *où* la faire. Pour plus de lecture sur ce sujet, veuillez consulter les tutoriels sur la profondeur de champ et la distance hyperfocale.

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