Posemètre

Posemètre au silicium (à gauche) et posemètre à cellule photovoltaïque (à droite)

Pour les posemètres indépendants, un diffuseur translucide plat, ou hemisphérique (sphère intégrative) transmet la lumière reçue à un capteur photo-sensible capable de produire un signal électrique proportionnel au flux lumineux. Pour les spotmètres ou les posemètres intégrés, le capteur se trouve derrière l'objectif.

• Posemètre à cellule photovoltaïque qui fonctionnent sans alimentation électrique.
• Posemètre à cellule photo-résistante.

Les spotmètres

Sont des posemètres en lumière réfléchie dont la particularité est d'avoir un angle d'analyse extrêmement réduit, le plus souvent entre 1° et 5°, comparativement aux posemètres qui ont un angle d'analyse de 30° à 50° suivant les modèles^[1]. Le capteur du spotmètre est positionné derrière un objectif qui sert de viseur, permet des mesures en des points précis de la scène ou du sujet. Ce faible angle d'ouverture a pour autre avantage de permettre d'effectuer des mesures à distance du sujet.
Aujourd'hui plusieurs modèles combinent sphère intégrative et spotmètre en un seul appareil (Sekonic, Gossen), ou ont des accessoires servant à diminuer l'angle (Spectra, Sekonic)

Les flashmètres

Sont des posemètres spécialisés dans la mesure des éclairs. Il sert à cumuler les illuminations. Actuellement plusieurs modèles combinent posemètre et flashmètre.

Les posemètres intégrés aux appareils de prise de vue

Article détaillé : Mesure TTL de l'exposition.

Qualité d'un posemètre

• Sensibilité
• Précision
• Qualité de l'hémisphère intégrative

Calibration des posemètres

La calibration des posemètres donne la relation entre l'éclairement du sujet et les réglages recommandés pour les appareils de prise de vue.

Équations liées à l'exposition

Pour une utilisation en lumière réfléchie, les paramètres d'exposition sont liés à la caractéristique iSO du capteur ainsi qu'à la quantité de lumière réfléchie par le sujet à l'ouverture et au temps de pose.

où

• N est l'ouverture du diaphragme en indice (f-number)
• t est le temps d'exposition en seconde
• L est la luminance de la scène en cd/m²
• S est la valeur ISO du capteur
• K est la constante de calibration du posemètre en lumière réfléchie

Pour une utilisation en lumière incidente, les paramètres d'exposition sont liés à la caractéristique iSO du capteur ainsi qu'à l'illumination de la scène à l'ouverture et au temps de pose.

où

• E est l'éclairement lumineux en lux
• C est la constante de calibration du posemètre en lumière incidente

Constantes de calibration

Diffuseur hémisphérique et diffuseur plat (Sekonic)

Pour une mesure en lumière incidente, la norme ISO 2720 :1974^[2] recommande pour C des valeurs comprises entre 250 et 400 pour un diffuseur plat et des valeurs comprises entre 320 et 540 pour un diffuseur hémisphérique, avec un éclairement lumineux exprimé en lux.

Pour une mesure en lumière réfléchie, la norme ISO 2720 :1974^[2] recommande pour K des valeurs comprises entre 10, 6 et 13, 4 avec une luminance exprimée en cd/m².

Dispositif de mesure mondial et autres dispositifs

Les posemètres destinés surtout au cinéma, comportent un double dispositif de mesure en Lux (lx) et en foot-candle (fc) pour la lumière incidente et en candela par mètre carré (cd/m2) et foot-lambert (fL) pour la lumière réfléchie. ^[3]
Ce double dispositif de lecture s'explique par les habitudes d'utilisation des unités, surtout aux États-Unis^[4].
Avec les relations :

• Pour les foot-candles : 1 fc ≈ 10, 764 lx
• Pour les foot-Lamberts : 1 fL ≈ 3, 426 cd/m2

Utilisation

La courbe de sensibilité d'une émulsion photographique présente une forme en S : dans sa partie centrale, le nombre de grains d'argent photosensibilisés lors de la prise de vue est environ proportionnel à la quantité de lumière incidente sur la pellicule. Cette linéarité se perd quand la quantité de lumière est particulièrement faible (cliché de nuit) ou particulièrement forte (visée directe vers le Soleil, par exemple).

Un posemètre à main (Sekonic L308)

L'intensité lumineuse de chaque point de la scène est le produit de l'intensité de l'illumination I et de la réflectance, ou albédo R du point. Un point blanc parfait réfléchit toute la lumière incidente (R = 1), tandis qu'un point noir n'en réfléchit rien (R = 0). La quantité de lumière Q reçue par l'émulsion correspond au produit de cette intensité par l'ouverture de l'objectif D et le temps de pose T : Q = I * R * D * T. Si Q demeure dans la partie linéaire de la courbe de sensibilité, le nombre de grains d'argent exposés est , lui aussi, proportionnel à Q (le facteur de proportionnalité est nommé sensibilité de l'émulsion), par conséquent à R, c'est-à-dire à la clarté du point. On obtient alors une reproduction aussi fidèle que envisageable de la scène originale.

Le posemètre, version spéciale du luxmètre a par conséquent pour rôle de déterminer un couple (diaphragme, vitesse d'obturation) parfait, qui maintienne Q dans la partie linéaire de la courbe de l'émulsion, quelle que soit la valeur R de l'albedo des objets photographiés, selon la sensibilité du film, et de l'éclairement I.

Nota : le posemètre est aussi utile en photographie numérique, puisque les capteurs type CCD ou CMOS présentent aussi une courbe de réponse dépendante de la quantité de lumière. Comme cette courbe n'est pas semblable à celle des pellicules argentiques, un posemètre conçu pour l'argentique risque de donner une valeur du temps d'exposition sous optimale, en particulier dans les hautes lumières. Des essais sont par conséquent indispensables.

Types de mesure

Posemètre Minolta avec le diffuseur pour mesure incidente

Il existe deux types de posemètres, suivant le type de mesure qu'ils permettent. Certains modèles permettent les deux types de mesure avec accessoires, comme la lumisphère coulissante du posemètre de l'illustration.

Mesure de la lumière incidente

Pour une mesure en lumière incidente le posemètre forme un luxmètre spécialisé. Une cellule photoélectrique, le plus souvent recouverte d'une boule en plastique translucide (sphère intégrative), recueille la lumière incidente à laquelle le sujet est exposé (variable I) et en mesure l'intensité. Quasiment le posemètre calcule alors les paramètres d'exposition optimale suivant les variables de prise de vue (vitesse d'exposition, ouverture de diaphragme, sensibilité du capteur; émulsion ou capteur numérique). La mesure est effectuée à l'emplacement du sujet et dans les conditions d'éclairage auxquelles il sera exposé pour la prise de vue, la sphère intégrative doit être dirigée dans l'axe optique de la caméra. C'est par conséquent un appareil de mesure indépendant de celui de prise de vue.

Mesure de la lumière réfléchie

En mesure réfléchie, le posemètre analyse la quantité de lumière réfléchie par l'ou les sujets visibles par la surface sensible et calcule les variables d'exposition. C'est le cas des cellules d'appareils photographiques. Selon normes définies, ils calculent la quantité de lumière moyenne devant impressionner la surface sensible.

Pour une mesure plus précise il existe des posemètres spécialisés, les spotmètres qui mesurent la lumière réfléchie sur une petite surface du sujet (de 1° à 10° et peuvent être intégrés à la caméra). Il s'agit par conséquent de la quantité de lumière réfléchie (et non incidente) par la scène (produit I*R).

Quelle mesure choisir ?

Une main blanche sur un gris 18% : on remarque une différence d'éclairement, la main étant un peu (environ 2/3 de diaph) plus clair que le fond de référence.

Les données pour une exposition optimale des surfaces sensibles (émulsion ou capteur) sont le plus souvent établies pour une référence au taux de réflexivité normé à 18%. Le calcul du rendu photométrique des autres sujets se base sur cette norme et ne présuppose pas de condition spécifiques.

• Mesure en lumière incidente : le cas général, ou quand des humains sont dans l'action et qu'on ne désire pas d'effet spécifique. La mesure en lumière incidente rend la scène telle qu'elle est (les blancs sont blancs et les noirs sont noirs). La qualité de l'image dépendra par conséquent de la dynamique de la surface sensible, c'est-à-dire de sa capacité à reproduire des contrastes importants. Si la scène est trop contrastée (fort écart de luminosité entre les zones les plus claires et les zones les plus sombres), il est envisageable que des détails soient perdus. Pour y remédier, il faut corriger la valeur mesurée en se référant au Zone System d'Ansel Adams.
• Mesure en lumière réfléchie : Pour l'ensemble des sujets dont la référence humaine n'est pas établie. En particulier utile pour la photographie d'objets dont les détails sont importants (tissus, bâtiments, objets, macro-photographie... ), et en faisant bien attention au rendu qu'on veut obtenir (détail d'un velours noir, ou granularité d'une pierre blanche par exemple), sinon tout devient gris.
  C'est aussi l'unique mesure envisageable quand le photographe ne peut approcher le sujet pour mesurer la lumière incidente. C'est surtout le cas pour les sujets pris de loin (photo animalière, paysage, portrait lointain au téléobjectif... ).

• • • Lorsque le Soleil est la source de lumière principale, il n'est pas indispensable de s'installer près du sujet pour mesurer la lumière incidente ; une mesure au dessus de votre tête dans le même axe que le sujet avec la lumisphère du posemètre orientée vers le Soleil suffit pour avoir une mesure particulièrement précise.

En prise de vues cinématographique, où l'homogénéité d'éclairage est essentielle pour le montage, les mesures se font en mesure incidente (sauf à de rares exceptions près, comme les particulièrement gros plan, les inserts... ).

Posemètre intégré

La plupart des appareils photographiques actuels sont équipés d'un dispositif de mesure d'exposition intégré. Il mesure la lumière réfléchie, le plus souvent à travers l'objectif. Voir "Mesure TTL de l'exposition".

Références