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Photographie

Photométrie

Définitions et formules.

Intensité et flux

Une source lumineuse d’intensité (I) égale à 1 candela (cd) génère dans l’angle solide unité1 un flux lumineux (Φ) égal à 1 lumen (lm).

1 Angle solide unité : angle d’un cône ayant pour sommet le centre d’une sphère d’un mètre de rayon et découpant sur celle-ci une calotte sphérique d’un mètre carré de surface ; l’unité de mesure d’un angle solide est le stéradian.

N.B. : Une candela représente approximativement l’intensité lumineuse d’une bougie.

Éclairement

Une surface située à une distance (R) égale à un mètre d’une source lumineuse d’intensité égale à 1 candela reçoit un éclairement (E) égal à 1 lux (lx), soit 1 lumen par mètre carré.

eclairement-1

L’éclairement est proportionnel à l’intensité de la source lumineuse et inversement proportionnel au carré de la distance la séparant de celle-ci ; mesuré en un point, l’éclairement d’une surface varie selon son orientation par rapport à la source lumineuse.

eclairement-2

La formule permettant de calculer l’éclairement d’une surface est donnée par la relation suivante :

E = I ÷ R2 × cos α

Légende :

  • E : éclairement, exprimé en lux (lx)
  • I : intensité, exprimée en candelas (cd)
  • R : distance de la source lumineuse au point de mesure, exprimée en mètres (m)
  • α : angle formé par la surface et la normale à la droite joignant le point de mesure à la source lumineuse

Valeurs de référence :

  • 0,001 lux : clair de lune
  • 50 000 lux : éclairement moyen par beau temps
  • 120 000 lux : Éclairement maximum donné par le soleil au zénith à l’équateur

Luminance

La luminance (L) d’une surface exprime l’intensité de la lumière réfléchie par celle-ci ; la luminance d’une surface dépend de son éclairement (E) et de sa réflectance (r) définie par le rapport lumière réfléchie / lumière incidente.

L’unité légale de mesure de la luminance est la candela par mètre carré (cd/m2) ; la formule permettant de calculer la luminance d’une surface est donnée par la relation suivante :

L = E × r ÷ π
  • L : luminance, exprimée en candela par mètre carré (cd/m2)
  • E : éclairement, exprimé en lux (lx)
  • r : réflectance, exprimée en %

En photographie, la réflectance d’une surface gris neutre est égale à 18%.

Voir aussi : Législation relative à l’éclairement des lieux de travail.

Lumination

La lumination – ou exposition – est égale au produit de l’éclairement par la durée du temps d’exposition.

La lumination s’exprime en lux par seconde (lx-s).

Détermination de l’exposition

En photographie, l’exposition est souvent exprimée par un indice de lumination (IL) déterminant un ensemble de couples de valeurs {ouverture relative, temps de pose} équivalents.

Pour un capteur numérique de sensibilité ISO (S) connue, l’indice de lumination (IL) pour lequel l’exposition sera correcte, peut être estimé à partir de la moyenne des luminances (L) du sujet, ou de son éclairement (E) – compte tenu d’une réflectance (r) égale à 18% pour un « gris neutre » – selon les formules suivantes :

IL = log2 (L × S ÷ K)
IL = log2 (E × S × r ÷ K ÷ π)

Définitions :

  • IL : indice de lumination
  • S : sensibilité ISO
  • L : luminance exprimée en candela par mètre carré (cd/m2)
  • E : éclairement, exprimé en lux (lx)
  • K : constante d’étalonnage des posemètres, égale à 11,4
  • r : réflectance, égale à 18% pour un gris neutre

Le tableau ci-dessous donne, en fonction de l’éclairement ou de la luminance du sujet et de la sensibilité ISO, les indices de lumination correspondants.

Éclairement
(lux)
Luminance
(cd/m2)
100
ISO
200
ISO
400
ISO
800
ISO
1600
ISO
20,1101234
40,2312345
80,4623456
160,9134567
321,845678
643,656789
1307,3678910
250157891011
5102989101112
1 00058910111213
2 0001201011121314
4 1002301112131415
8 1004701213141516
16 0009301314151617
33 0001 9001415161718
65 0003 7001516171819
130 0007 5001617181920
260 00015 0001718192021
520 00030 0001819202122

Le tableau suivant donne, en fonction des indices de lumination (IL), les couples de valeurs {ouverture relative, temps de pose} équivalents du point de vue de l’exposition.

ILf/1f/1.4f/2f/2.8f/4f/5.6f/8f/11f/16f/22f/32
01          
121         
2421        
38421       
4158421      
530158421     
66030158421    
71256030158421   
82501256030158421  
95002501256030158421 
1010005002501256030158421
11 1000500250125603015842
12  100050025012560301584
13   10005002501256030158
14    1000500250125603015
15     10005002501256030
16      100050025012560
17       1000500250125
18        1000500250

Exemple : pour un indice de lumination (IL) égal à 13, on obtient les couples équivalents : 1/1000e de seconde à f:2,8, 1/500e de seconde à f:5,6, etc.

Par Philippe Lenepveu