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Les différentes méthodes de mesure de la lumière
 
Mesure en lumière incidente
 
 

La luminance (L), qui est un des premiers paramètres de la détermination de la l'exposition, est incontestablement la notion de photométrie la plus utile pour le photographe. Rappelons d'une manière très simplifiée que le posemètre utilisé en lumière réfléchie, s'appuyant sur l'éclairement (E) qu'il reçoit, mesure en fait la luminance du sujet bien que sa valeur en cd/m2 n'apparaisse point à nos yeux. En fonction de cette luminance, le calculateur du posemètre donne directement la combinaison diaphragme / temps d'exposition conduisant à la lumination exigée par le film.

Toutefois, si nous voulons connaître les valeurs de luminances en cd/m2 de certaines plages restreintes de la composition photographique, – afin par exemple, de déterminer avec précision le contraste du sujet – sachons que les luminancemètres nous le permettent. Mais la luminance d'une plage déterminée (et au-delà, la lumination) peut aussi être extraite de la connaissance de l'éclairement reçu par cette plage. Entrevoyons cette méthode qui, en photographie, constitue véritablement la base de toute étude ayant trait à la mesure de la lumière.


Le facteur de réflexion

Nous savons que les différentes surfaces du sujet (sources secondaires) ne réfléchissent qu'une partie du flux lumineux reçu. En effet, un certain pourcentage du flux incident est absorbé par la matière et, selon la nature de celle-ci, le flux réfléchi est – relativement au flux incident – plus ou moins important. Ce rapport flux réfléchi / flux incident définit le facteur de réflexion ou réflectance (R) d'une matière donnée. Le terme désuet albédo désignant aussi ce rapport est de moins en moins employé (sauf en climatologie et astronomie).

0 et 1 sont les valeurs extrêmes que peut prendre théoriquement le facteur de réflexion : 0 lorsque la totalité du flux incident est absorbé (plage noire idéale), 1 lorsque la totalité du flux incident est réfléchi (plage blanche idéale). Pratiquement, ces limites se resserrent. Disons de façon tout à fait arbitraire que les diverses matières constitutives des sujets photographiques habituels réfléchissent 1 à 90 % de la lumière reçue (0,01 à 0,90). Voici, pour quelques types de surface, une fourchette de valeurs donnée par l'encyclopédie Wikipédia :

 
Type de surface
Albédo (0 à 1)
Surface de lac
0,02 à 0,04
Forêt de conifères
0,05 à 0,15
Surface de la mer
0,05 à 0,15
Sol sombre
0,05 à 0,15
Cultures
0,15 à 0,25
Sable léger et sec
0,25 à 0,45
Glace
0,30 à 0,40
Neige tassée
0,40 à 0,70
Neige fraîche
0,75 à 0,90
 

* Ordinairement, pour l'étalonnage des posemètres, on se réfère à un facteur de réflexion moyen de 0,18.


Réflexion diffuse

Il y a réflexion diffuse lorsque la fraction de flux réfléchie est dispersée dans toutes les directions de l'espace (et donc nécessairement vers nos yeux, c'est la raison pour laquelle les objets éclairés sont visibles). Toutes les surfaces présentant une certaine rugosité – la plupart des surfaces des sujets photographiques courants – sont des diffuseurs mais non parfaits car d'une part, la réflexion diffuse n'est jamais rigoureusement uniforme à l'égard de toutes les directions de l'espace et d'autre part, le flux réfléchi n'est jamais égal au flux incident. Par contre, pour les surfaces polies (par exemple un miroir), la lumière réfléchie ne concerne qu'une seule direction et peut être égale au flux incident ; la réflexion est alors spéculaire.


Relation éclairement / luminance d'une surface diffusante

A partir de l'éclairement que reçoit une surface diffusante, il est possible de calculer la luminance simultanée dispensée par cette même surface jouant le rôle de source secondaire. Nous disposons par exemple sur le plateau d'un banc de reproduction, d'un éclairement uniforme de 5500 lux. Choisissons comme surface diffusante la charte gris neutre Kodak qui a un facteur de réflexion de 0,18. La luminance de ce diffuseur éclairé – que nous supposerons de valeur identique dans toutes les directions d'observation (diffuseur orthotrope) – est égale au produit de l'éclairement par le facteur de réflexion sur π (1). Ainsi, dans cet exemple, L = ER / π = 5500 x 0,18 / π = 315 cd/m2, valeur que nous pouvons vérifier avec un luminancemètre.

Bref, la mesure de la lumière incidente est tout simplement la mesure de l'éclairement reçu par le sujet ou l'objet à photographier. Il est important de savoir que la connaissance de cet éclairement suffit pour déterminer l'exposition. A partir de l'éclairement (5500 lx pour notre exemple), nous avons ainsi calculé dans un premier temps la luminance de l'objet (315 cd/m2). Il ne reste plus ensuite, en fonction de cette valeur de luminance, qu'à rechercher sur un abaque approprié l'indice de lumination (IL) correspondant. Pour un film ISO 100, nous trouvons : IL = 11 ce qui signifie en termes plus familiers, une ouverture de diaphragme de f/8 pour un temps d'exposition de 1/30 de seconde (ou une combinaison équivalente). Afin d'éviter cette cascade de transformations, on peut utiliser le calculateur Panlux (Gossen) qui donne directement à partir de l'éclairement ou de la luminance de la surface diffusante, la combinaison ouverture de diaphragme - temps d'exposition.

Avec un simple luxmètre comme instrument de mesure, l'opérateur peut donc déterminer l'exposition d'un film. Mais surtout, on comprend mieux désormais le principe de la méthode de mesure en lumière incidente. Une fois l'intégrateur (calotte hémisphérique translucide) mis en service, le posemètre se comporte en luxmètre. A partir de l'éclairement qu'il mesure en amont du sujet, son calculateur incorporé effectue directement la combinaison en IL. En pratique, la mesure en lumière incidente se révèle être une mesure très fiable car indépendante des caractéristiques du sujet.

 
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1. Acceptons cette formule qui peut être démontrée.
 
 
A suivre :

Mesure en lumière réfléchie
 
 
Copyright © Claude Bouchot