Posemètre

Un posemètre est un appareil utilisé en photographie pour mesurer la quantité de lumière qu'il reçoit et déterminer l'exposition optimum d'une prise de vue. Il est composé d'une cellule photo-électrique et d'un calculateur, manuel ou électronique. Il permet de calculer la résultante des variables d'exposition en fonction de l'éclairement, du temps d'exposition, de l'ouverture du diaphragme et de la sensibilité de la surface (film ou capteur). Cette capacité de calcul le différencie d'un simple luxmètre.

Les posemètres permettent deux types de mesures :

• Mesure en lumière incidente : c'est la mesure de la quantité de lumière reçue à un endroit défini indépendamment de la réflectivité du sujet.
• Mesure en lumière réfléchie : c'est la mesure de la quantité de lumière réfléchie par un sujet. Elle est fonction de la réflexivité du sujet et de la quantité de lumière qu'il reçoit. Ce type est toujours le cas pour un posemètre intégré à l'appareil de prise de vue et pour les spotmètres.

C'est uniquement un appareil de mesure, en aucun cas il ne détermine la qualité photographique d'une prise de vue.

Il existe plusieurs types de posemètre. Ils peuvent être indépendants ou intégrés à l'appareil de prise de vues et permettent une mesure à travers l'objectif TTL. Les spotmètres permettent des mesures précises en lumière réfléchie et les flashmètres qui sont conçus pour une utilisation avec des flashs.

C'est l'outil par excellence des photographes et des directeurs de la photographie au cinéma.

Technologie des posemètres

Principe de fonctionnement

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, généralement 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 placé 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 permettant de réduire l'angle (Spectra, Sekonic).

Les flashmètres

Sont des posemètres spécialisés dans la mesure des éclairs. Il permet de cumuler les illuminations. Aujourd'hui plusieurs modèles combinent posemètre et flashmètre.

Les posemètres intégrés aux appareils de prise de vue

Posemètre intégré à un appareil photo manuel

Qualité d'un posemètre

• Sensibilité
• Précision
• Qualité de l'hémisphère intégrative

Étalonnage des posemètres

L'étalonnage 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 et 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 et 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 d'étalonnage du posemètre en lumière incidente

Constantes d'étalonnage

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.

Système de mesure international et autres systèmes

Les posemètres destinés plus particulièrement au cinéma, comportent un double système 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 système de lecture s'explique par les habitudes d'utilisation des unités, en particulier 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 à peu près proportionnel à la quantité de lumière incidente sur la pellicule. Cette linéarité se perd lorsque la quantité de lumière est très faible (cliché de nuit) ou très 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 idéal réfléchit toute la lumière incidente (R = 1), alors 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 appelé sensibilité de l'émulsion), donc à R, c'est-à-dire à la clarté du point. On obtient alors une reproduction aussi fidèle que possible de la scène originale.

Le posemètre, version spéciale du luxmètre a donc pour rôle de déterminer un couple (diaphragme, vitesse d'obturation) idéal, 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, en fonction de la sensibilité du film, et de l'éclairement I.

Nota : le posemètre est également utile en photographie numérique, puisque les capteurs type CCD ou CMOS présentent également une courbe de réponse dépendante de la quantité de lumière. Comme cette courbe n'est pas identique à celle des pellicules argentiques, un posemètre conçu pour l'argentique risque de donner une valeur du temps d'exposition sous optimale, particulièrement dans les hautes lumières. Des essais sont donc 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 à l'aide d'accessoires, comme la lumisphère coulissante du posemètre de l'illustration.

Mesure de la lumière incidente

Pour une mesure en lumière incidente le posemètre constitue un luxmètre spécialisé. Une cellule photoélectrique, généralement 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. Pratiquement le posemètre calcule alors les paramètres d'exposition optimale en fonction des 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 donc 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 le ou les sujets visibles par la surface sensible et calcule les variables d'exposition. C'est le cas des cellules d'appareils photographiques. En fonction de 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 donc 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 de luminance, la main étant légèrement (environ 2/3 de diaph) plus claire que le fond de référence.

Les données pour une exposition optimale des surfaces sensibles (émulsion ou capteur) sont généralement 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 particulières.

• Mesure en lumière incidente : le cas général, ou lorsque des humains sont dans l'action et que l'on ne désire pas d'effet particulier. 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 donc 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 possible 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 tous les sujets dont la référence humaine n'est pas établie. Particulièrement utile pour la photographie d'objets dont les détails sont importants (tissus, bâtiments, objets, macrophotographie...), et en faisant bien attention au rendu que l'on veut obtenir (détail d'un velours noir, ou granularité d'une pierre blanche par exemple), sinon tout devient gris.
  C'est aussi la seule mesure possible lorsque le photographe ne peut approcher le sujet pour mesurer la lumière incidente. C'est notamment le cas pour les sujets pris de loin (photographie animalière, paysage, portrait lointain au téléobjectif...).

• • • Quand le Soleil est la source de lumière principale, il n'est pas nécessaire 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 très précise.

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

Posemètre intégré

La plupart des appareils photographiques actuels sont équipés d'un système de mesure d'exposition intégré. Il mesure la lumière réfléchie, généralement à travers l'objectif. Voir « Mesure TTL de l'exposition ».

Références

Marques de référence

• Spectra
• Sekonic
• Gossen

Voir aussi

• Pour la lumière
  • éclairement
  • luminance
• Pour les prises de vue
  • temps d'exposition
  • ouverture du diaphragme
  • sensibilité
  • Spotmètre
  • Zone system
  • Sensitométrie
• Pour la technologie
  • Photodiode
  • Photorésistance

• Portail de la photographie