Comment mesure-t-on la lumière reçue par un objet ?

1°STL SPCL

Thème :

D’une image à l’autre

Comment mesure-t-on la lumière reçue par un objet ?

Déterminer expérimentalement la puissance lumineuse et le flux lumineux de différentes sources de lumière.

Mesurer un éclairement lumineux ; donner des ordres de grandeur d’éclairement dans différentes situations courantes.

Caractériser un matériau optique par ses coefficients de réflexion, (de transmission et d’absorption.)

1. Lux, Lumens, et autres grandeurs … 1.1. Le flux lumineux :

Le flux lumineux, (en lumen) indique la quantité totale de lumière émise par une source lumineuse, dans toutes les directions en même temps.

1 lumen correspond au flux lumineux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source ponctuelle uniforme située au sommet de l’angle solide et dont l’intensité vaut 1 candela.

Pour simplifier tout ça :

1 lumen = intensité d'1 bougie sur une surface blanche de 0,09m² à 30 cm de distance

1.2. L’éclairement :

L'éclairement, (en lux) représente la quantité de lumière reçue par une surface.

Le lux est une unité de mesure de l'éclairement lumineux. (Symbole : lx)

Un lux est l'éclairement d'une surface qui reçoit, d'une manière uniformément répartie, un flux lumineux d'un lumen par mètre carré émanant d'une source située à 1 m de distance.

 Mesurer l’éclairement de la salle

Il faut évidemment le mettre bien perpendiculaire aux rayons pour recevoir un maximum d'éclairement.

 Mesurer l’éclairement à l’extérieur

Sur la calibre 1 lecture directe sur le calibre 200mV Sur le calibre 2 multiplier par 10

Sur le calibre 3 multiplier par 100

Le soleil à midi nous envoie environ 70.000 lux.

1.3. Influence de la distance : loi du carré inverse :

 Se placer dans le noir (seule les lampes de bureau sont allumées)

 Relever l’éclairement à côté de la lampe : E0=………lx

 Placer le luxmètre à 25 cm de la lampe : E1=………lx E’1 = E1 - E0 = ………...lx

 Reculer le luxmètre à 2 x 25 = 50 cm : E2 = …………lx E’2 = E2 - E0 = …………lx

1. Comment varie l’éclairement quand la source s’éloigne ?

2. Retrouve-t-on la loi du carré inverse ?

C'est bien mais à quoi ça sert ?

Prenons le cas d'un projecteur Fresnel 650 Watts, le fournisseur, Arri, nous donne des indications photométriques comme celles–ci :

Opérations de prise de vue

Ces données nous permettent d'apprécier l'éclairement de ce projecteur, prenons comme exemple la distance de 4,50m.

En spot c'est-à-dire en faisceau serré (12°), cet appareil nous donnera une tache de 0,90m de diamètre pour 3420 lux.

Le même appareil en faisceau large, flood, nous donnera cette fois-ci une tache lumineuse de 4,40m de diamètre mais ne nous laissera plus que ……… lux, toujours à 4,50m de distance.

2. Mesure de lumière et appareil photo:

2.1. Indice de lumination

Lorsque l’on fait une mesure de lumière avec son appareil photo, il s’agit toujours d’une mesure en lumière réfléchie.

En effet, la lumière qui atteint la cellule photoélectrique de l’appareil photo provient de la source de lumière qui éclaire la scène, renvoyée, réfléchie par le sujet, vers l’appareil photo/l’observateur ou photographe.

Un objet ainsi exposé à un éclairement renvoie une certaine quantité de lumière. En moyenne, les objets qui nous entourent renvoient 18% de la lumière qu'ils reçoivent (on dit qu'ils ont un coefficient de réflexion r=0,18 ).

Un morceau de velours noir nous paraît sombre parce qu’il réfléchit peu de lumière (5 à 10 % environ).

Une feuille blanche nous paraît claire parce qu’elle réfléchit beaucoup de lumière (80 % environ).

C'est ainsi que les capteurs de nos appareils photo mesurent la lumière réfléchie, selon une échelle qu'on appelle indice de lumination (IL). L’indice de lumination, abrégé IL ou EV (exposure value), en anglais, correspond à une quantité de lumière donnée pour un indice ISO donné.

Le tableau ci-dessous donne des valeurs typiques d'éclairement et l'indice de lumination qui en découle pour un coefficient de réflexion moyen de 18%.

Réglage de la sensibilité :

pour comparer les photos il faut toujours la même sensibilité (100 iso) ! 1

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Un menu déroulant apparaît.

Opérations de prise de vue AUTO La sensibilité est automatiquement ajustée par l’appareil.

100 Plus la sensibilité est faible, moins le bruit affecte l’image. La vitesse d’obturation diminue en cas de faible luminosité.

Des réglages de sensibilité élevée utilisent des vitesses d’obturation plus importantes en cas de faible luminosité afin de réduire les vibrations de l’appareil, mais l’image peut être affectée par le bruit.

200 400 800 1600 3200 6400

Vous pouvez sélectionner la sensibilité pour régler la brillance de l’environnement.

2.2. Réglage de la mesure AE

Il est possible de définir la zone de l’écran où la luminosité est mesurée en vue de déterminer l’exposition.

L Multi- segment

L’appareil divise l’image en 256 zones, mesure la luminosité et détermine l’exposition.

M ^Pondéré

central

L’appareil analyse la luminosité globale de l’image, mais c’est

plus spécialement la portion centrale qui détermine l’exposition.

N ^Spot L’appareil détermine l’exposition en mesurant la luminosité uniquement au centre de l’image.

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Un menu déroulant apparaît.

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Le réglage est sauvegardé.

• La luminosité est mesurée et l’exposition déterminée lorsque le déclencheur est enfoncé à mi-course.

• Si le sujet est situé en dehors de la zone de mise au point et que vous souhaitez utiliser N, pointez l’appareil vers votre sujet et pressez le déclencheur à mi-course pour verrouiller l’exposition, puis composez votre cliché et pressez le déclencheur à fond.

 Votre sujet se trouve a contre jour dos à la fenêtre.

 Choisir le mode multi-segment et prendre une photo.

 Choisir le mode spot et faire le réglage sur le sujet.

1. Comparer les deux photos. Commenter.

2.3. Problèmes d’Albédo :

L’albédo indique le pouvoir de réflexion d’une matière.

Disposez une pièce de monnaie ou un objet quelconque comme étalon, sur une feuille blanche (puis noire).

Dans les deux cas photographiez en laissant faire l’automatisme.

Difficile de croire que cette pièce de monnaie est posée sur une feuille de bristol blanc !

La feuille blanche sera considérée par la cellule comme un sujet normal au pouvoir de réflexion de 18 %, qui serait inondé de lumière ! Notre cellule dans ce cas, nous propose de laisser entrer dans l’appareil photo quatre fois moins de lumière (80 % / 18 % = 4x environ).

La feuille blanche ne sera pas d’un blanc immaculé, mais d’un gris sale.

Elle sera sous-exposée de deux valeurs, elle aura reçu le quart de la lumière qu’il aurait été nécessaire pour obtenir une bonne exposition.

Remède Simple

Lorsque vous photographiez un sujet anormalement clair, sur-exposez d’une valeur et demi à deux valeurs.

Réglage de l’exposition :

Vous avez la possibilité de régler la brillance globale de la photo.

Vous pouvez ainsi prendre des photos intentionnellement

surexposées (plus lumineuses) ou sous-exposées (plus sombres).

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Pour augmenter la luminosité, sélectionnez une valeur positive (y). Pour diminuer la luminosité, sélectionnez une valeur négative (f). Vous pouvez choisir la valeur de correction IL dans la plage de ±2,0 IL par incréments de 1/3 IL.

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La valeur de correction IL est sauvegardée et l’appareil revient au mode d’enregistrement.

Exemple :

Charte Kodak exposition auto – correction +1

En photographiant un sujet anormalement noir/sombre, il faudra……….. d’une valeur.

2.4. Charte Gris Neutre 18%

Les cellules photoélectriques sont étalonnées pour donner une mesure précise pour un sujet moyen réfléchissant 18 % de lumière.

Un carton gris, réfléchissant exactement 18 % de la lumière qu’il reçoit, sert d’“étalon” quelle que soit la nature du sujet photographié, sa couleur, son pouvoir de réflexion.

C’est simple et peu coûteux.

Comment Utiliser une Charte Gris Neutre ?

Cette carte grise à 18% est une aide pour la mesure de la lumière, pas un appareil pour mesurer la lumière.

 Placez la charte gris neutre près du sujet et orientez-là vers l’appareil photo.

 Formez un angle de 45° avec l’axe de prise de vue et la source de lumière.

 Faites la mesure sur la charte

Votre Main en Guise de Charte à 18%

Encore plus simple, nous disposons tous, (ou presque tous les photographe !) de notre charte gris-neutre incorporée : la paume de notre main !

Bien sûr, selon la teinte de notre peau, il y aura quelques nuances… mais il suffit d’étalonner !