Vision humaine vs appareil photo : angle de vue, dynamique, résolution, ISO

Pour capturer le monde tel que nous le voyons, il est important d’utiliser un objectif qui offre le même angle de vue et les mêmes aspects esthétiques que l’œil humain. Vous devez ainsi savoir quelle focale correspond à la vue humaine. Par ailleurs, il est essentiel de confronter les capacités de la vue humaine à celles de votre appareil photo. On peut notamment se demander quelle est la plage dynamique, ainsi que la résolution de l’œil. Ce comparatif oeil vs appareil photo vous dévoile tous les secrets de la vision humaine en la mesurant à votre appareil photo et à votre objectif. 

Quelle est la distance focale de l’œil humain ?

La longueur focale de l’œil humain représente la distance entre la rétine et le cristallin. Cette distance varie d’une personne à l’autre, selon la morphologie. La distance focale minimale typique de l’œil humain est de 17 mm et peut atteindre une distance maximale de 25 mm. En moyenne, la distance la plus commune de l’œil humain est de 22 mm. Avec un objectif, cette distance focale correspond à la distance entre le centre optique (au point de convergence des différentes lentilles) et le capteur photo. 

Quel objectif est identique à la vision humaine ? 

Bien que l’œil humain dispose d’une distance focale d’environ 22 mm, seule une partie de la rétine traite le cadre que l’œil voit. Le reste s’appelle la vision périphérique et est perçu comme flou. De nombreuses études ont été menées pour trouver l’angle de vue exact de l’œil humain. Sur la base de ces études, la valeur s’est avérée être un champ de vision de 55 à 60° dans lequel les éléments sont clairement distinguables et non flous comme sur les bords de la vision. On parle alors du cône de l’attention. 

En photographie, un champ de vision de 55° est obtenu avec une focale exacte de 43 mm sur un appareil photo plein format. Cependant, cette focale est rarement proposée par les fabricants, à moins d’utiliser un objectif zoom. Par conséquent, les photographes professionnels s’orientent généralement vers les focales fixes de 50 mm comme les Canon EF 50 mm f/1.8 STM, Nikon Z 50 mm f/1,8 ou Sigma 50 mm f/1.4, pour profiter d’un angle de vue au plus proche de l’œil humain. Sur un appareil photo APS-C, cette focale doit être abaissée à 35 mm avec un objectif comme le Nikon AF-S NIKKOR 35 mm f/1.8G ED pour profiter du même angle de vue. 

Quelle est l’ouverture de l’œil humain ? 

L’ouverture de la pupille peut se rétrécir ou s’élargir en fonction de la lumière disponible. Lorsque la lumière est abondante, la pupille se rétrécit pour empêcher l’excès de lumière de pénétrer dans l’œil. Dans des conditions de faible éclairage, la pupille s’ouvre pour maximiser la capture de la lumière. De la même manière, les objectifs peuvent régler leur ouverture pour ajuster la quantité de lumière qui pénètre vers le capteur de l’appareil photo.

Comme nous connaissons la distance focale approximative de l’œil, il est techniquement possible de calculer l’ouverture de l’œil à partir du diamètre de la pupille. Celui-ci varie de 2 mm pour une contraction maximale à 8 mm lors d’une dilatation naturelle totale. Comme pour un objectif, la valeur de l’ouverture se calcule en divisant la distance focale par le diamètre du diaphragme (ici la pupille). Ainsi, avec une distance focale de l’œil de 17 mm et une pupille de 8 mm, le globe oculaire offre une ouverture équivalente à un objectif de f/2,1. Pour un patient doté d’une distance focale de 22 mm, l’ouverture maximale passe à f/2,7. Ainsi, un objectif comme le Sigma 50 mm f/1,4 offre un champ de vision au plus proche de l’œil humain, tout en pouvant théoriquement capturer encore plus de lumière. Par ailleurs, les objectifs disposent d’une plage d’ouverture plus ample pouvant souvent aller jusqu’à f/22 ou f/32. L’ouverture minimale de l’œil est quant à elle limitée à f/8 ou f/11 suivant les personnes. C’est pour cela qu’il peut être nécessaire de porter des lunettes de soleil sous de fortes lumières. 

Quelle est la plage dynamique de l’œil humain ? 

La plage dynamique désigne la gamme de niveaux de luminosité que peut gérer un appareil photo ou notre œil. Plus la plage dynamique est grande, plus les détails seront visibles dans les zones claires et les zones sombres d’une image. L’œil humain a une plage dynamique de 20 à 24 IL, mais les appareils photo les plus performants comme le Sony Alpha 7C ne dépassent pas les 15 IL. La majorité est même autour de 10 IL, soit plus de deux fois moins que l’œil humain. Ainsi, les appareils photo ne peuvent pas afficher la même plage dynamique que la vue humaine. Par exemple, le ciel bleu d’une journée ensoleillée peut être perçu correctement par votre œil, mais peut devenir une masse blanche surexposée sur votre appareil photo ou alors le premier plan risque d’être complètement sombre. 

Malgré cela, les progrès technologiques permettent aux appareils photo de se rapprocher de la plage dynamique de l’œil humain. Pour ce faire, les fabricants proposent des modes HDR qui permettent notamment de capturer plusieurs images à différentes expositions, puis de les assembler pour améliorer les détails dans chaque zone. 

Quelle est la résolution de l’œil humain ? 

L’œil humain et les appareils photo ont des différences significatives en matière de résolution. Premièrement, la rétine est courbée le long de la surface arrière du globe oculaire et non plate comme le capteur de votre appareil photo. Cette courbure de la rétine signifie que les bords sont à peu près à la même distance du cristallin que le centre, ce qui n’est pas le cas pour un capteur plat où les bords sont plus éloignés de l’objectif alors que le centre est plus proche. L’œil est ainsi en mesure d’afficher une meilleure netteté sur les angles du cadre. 

Contrairement à un appareil photo, votre œil ne dispose pas de pixels. À la place, il se compose de cônes et de bâtonnets. On peut cependant établir une relation entre ces derniers et la résolution théorique de l’œil humain. Celle-ci est estimée à plus de 576 Mpx par le scientifique Roger N. Clark. Pour ce faire, il prend en compte l’intégralité du champ visuel des deux yeux et leurs mouvements constants qui permettent d’additionner les informations collectées. Les appareils photo les plus sophistiqués comme le Sony A7R Mark IV de 61 Mpx ou le Canon EOS R5 de 45 Mpx en sont donc encore bien loin. 

Contrairement aux appareils photo où les pixels sont répartis de manière uniforme sur l’intégralité du capteur numérique, l’œil humain ne possède pas la même acuité sur tout le champ de vision. En effet, nous voyons de façon optimale que dans un angle de 2° à 3° à partir du centre de l’œil. Plus on s’en éloigne, plus les couleurs s’estompent et les détails se gomment. Le cerveau prend alors le relais pour les imager. De plus, des obstacles se dressent devant la vue, notamment le nez. On dispose également d’une zone aveugle pour chaque œil qui correspond à l’endroit où le nerf optique rencontre la rétine. Avec tous ces éléments, seule une résolution de 7 Mpx est captée pour une scène visualisée avec un œil parfaitement fixe. Cependant, comme nous voyons plusieurs images en même temps du fait des infimes mouvements de l’œil et des interprétations du cerveau, la définition réelle semble bien plus importante. 

Quelle est la sensibilité ISO de l’œil humain ? 

Il est important de noter que la sensibilité ISO de l’œil humain n’est pas mesurable de manière quantitative comme c’est le cas pour les appareils photo. En effet, l’œil ne va pas amplifier la lumière captée comme le fait un appareil photo lorsque vous augmentez la sensibilité ISO. Cependant, l’œil est capable d’ajuster sa sensibilité en fonction de la quantité de lumière disponible. Dans des conditions de faible luminosité, l’œil augmentera sa sensibilité en “activant” plus de photorécepteurs, ce qui lui permettra d’améliorer sa vision. Dans des conditions de forte luminosité, l’œil peut exclure les informations de certains photorécepteurs pour éviter l’éblouissement. Cette adaptation montre que la sensibilité ISO de l’œil humain est extrêmement élevée et supérieure à celle des appareils photo actuels.

Quelle est la perception des couleurs de l’œil humain  ?

Le système visuel humain est équipé de trois cônes différents, chacun détectant des longueurs d’onde différentes : rouge, vert et bleu. Les appareils photo numériques sont équipés d’une mosaïque de filtres de Bayer permettant de capter ces mêmes couleurs. Cependant, la perception des couleurs par l’appareil photo est constante, alors que celle de la vision humaine varie grandement en fonction des conditions lumineuses. Dans un environnement peu éclairé, les cônes perdent en efficacité et sont remplacés par les bâtonnets. Ces derniers ne sont pas sensibles aux couleurs, ce qui explique pourquoi la nuit tous les chats sont gris. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet Purkinje. Celui-ci désigne le fait qu’à forte luminosité, l’œil perçoit le mieux les couleurs rouges, tandis que lorsque l’illumination diminue, ce sont les couleurs bleues qui prennent le dessus. 

La vision humaine meilleure que tout appareil 

Alors que les objectifs de 50 mm sur un appareil plein format (35 mm en APS-C) sont utilisés pour obtenir un angle de vue au plus proche de la vision humaine, de nombreux autres paramètres entrent en jeu pour véritablement capturer le monde tel que nous le voyons. Bien que les appareils photo modernes soient très performants, ils n’ont pas encore réussi à égaler la qualité et la sophistication de la vision humaine. Notre œil est en effet capable de gérer une plage dynamique plus large, d’offrir une meilleure sensibilité à la lumière et de produire une image plus nette. Les appareils photo ont ainsi encore beaucoup à apprendre de la nature pour atteindre une qualité d’image comparable à celle de l’œil humain.

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