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La mesure de la lumière

par André Mouton

1) Comment les films "voient" la lumière 

Tous les films photographiques noir & blanc ou couleur reproduisent la luminance d'un sujet à peu près de la même manière. Les zones d'ombre présentent un contraste faible avec une séparation des tons pauvre, les zones moyennes présentent un contraste plus élevé et une séparation des tons correcte, et les zones de forte lumière présentent un contraste et une séparation des tons qui diminue à nouveau.

Ce comportement est lié à la forme de la courbe caractéristique du film qui représente la densité obtenue sur le film en fonction de la valeur d'exposition qui produit cette densité.

Fig1 - Courbe caractéristique d'un film négatif.
Les valeurs d'exposition (en abscisses) et les densités résultantes sur le film (en ordonnées) sont exprimées en unités logarithmiques. L'exposition double toutes les 0,3 unités logarithmiques. On remarque la partie quasi linéaire de la courbe pour les valeurs moyennes et les parties de plus faible pente pour les valeurs extrêmes

Fig.2 - Courbe caractéristique d'un film inversible
La partie linéaire est plus courte que pour un film négatif. La latitude d'exposition est plus faible et les densités résultantes ne sont pas proportionnelles à l'exposition sur une grande partie de la courbe

Sur un film négatif, les plus faibles densités correspondent aux ombres du sujet et les plus fortes densités correspondent aux hautes lumières. Sur un film inversible c'est le contraire. En général les densités et les valeurs d'exposition correspondantes sont exprimées en unités logarithmiques. Les utilisateurs du Zone System préfèrent exprimer les valeurs d'exposition en valeur de zone, sachant que d'une valeur de zone à la suivante l'exposition double et que la valeur logarithmique correspondante augmente de 0,3.

2) Pourquoi mesurer la lumière ?

Nous considérerons dans ce qui suit essentiellement le cas du film négatif noir & blanc, et dans une moindre mesure celui du film négatif couleur qui se comporte à peu près de la même manière mais dont la souplesse de traitement est plus limitée. Quant au film inversible, la latitude de pose est quasi nulle et le traitement est standardisé, ce qui signifie que tout se joue lors de l'exposition, qui doit être particulièrement juste, et pas du tout lors du développement.

D'après la courbe caractéristique ci-dessus (fig.1), on voit que les valeurs d'exposition données au film se traduisent par une gamme de densités. Si l'exposition du film est trop faible la gamme de densités obtenues correspondra à la partie inférieure de la courbe (appelée "le pied") ou la pente est faible. Cela se traduira par un tassement des valeurs produisant un négatif très transparent, à faible contraste et à pauvre séparation des tons. Si au contraire l'exposition du film est trop forte, la gamme de densités obtenues correspondra à la partie supérieure de la courbe (appelée "l'épaule") . Le négatif obtenu sera très dense, mais encore à faible contraste et pauvre séparation des tons. On comprend donc que pour obtenir un bon négatif il convient d'exposer le film de telle façon que la gamme des densités obtenues soit répartie de part et d'autre de la partie moyenne de la courbe. C'est dans cette partie que la courbe est la plus linéaire et que les densités seront mieux étagées et correspondront mieux aux luminances du sujet. L'exposition correcte devra être déterminée par une juste mesure de la lumière qui illumine le sujet à l'aide d'un posemètre.

3) Les posemètres : différents types et différentes méthodes de mesure.

Les posemètres sont en règle générale conçus et calibrés pour fournir une valeur d'exposition correspondant à la partie moyenne de la courbe caractéristique se traduisant par un ton moyen sur le film développé. Ainsi, deux mesures faites, l'une sur un sujet uniformément clair et l'autre sur un sujet uniformément sombre, donneront des valeurs d'exposition différentes mais qui se traduiront sur le film par la même tonalité (le même gris pour un film noir & blanc). Sur un sujet non uniforme, le posemètre indiquera une valeur d'exposition correspondant à la moyenne des luminances du sujet. Si le sujet est équilibré, l'indication fournie par le posemètre sera fiable. Par contre si le sujet est plutôt clair ou plutôt sombre il conviendra de surexposer ou de sous-exposer respectivement par rapport à l'indication du posemètre, sans quoi le sujet serait rendu par un ton moyen qui ne correspondrait pas à la tonalité d'origine.

Il existe différents types de posemètres qui se distinguent essentiellement par leur angle de mesure. Les plus courants ont un angle de mesure large, de l'ordre de 30°, et peuvent être utilisés aussi bien pour la mesure de la lumière incidente (celle qui 'tombe' sur le sujet) ou de la lumière réfléchie par le sujet. L'autre catégorie concerne les spot mètres, dont l'angle de mesure est très étroit (1° à 3°) et qui sont utilisés uniquement en lumière réfléchie.

Posemètre classique à angle de mesure large

Ce type de posemètre fournit une indication d'exposition correspondant à une moyenne des luminances du sujet. Il ne permet pas d'apprécier les écarts de luminances sur des sujets distants et n'est donc pas adapté à l'utilisation du Zone System. Ces posemètres sont en revanche bien adaptés à la mesure de la lumière incidente. La méthode de mesure est la suivante :

- Le détecteur du posemètre doit être recouvert de la demi sphère blanche translucide qui intègre la lumière sur un angle solide de 180°. 
- Le posemètre doit être placé le plus près possible du sujet et doit être pointé vers l'appareil photo (et non vers la source de lumière). Le posemètre intègre la lumière qui "tombe" sur le sujet.

Fig.3 : Utilisation d'un posemètre en mesure de la lumière incidente.
Le posemètre muni de sa sphère d'intégration doit être placé le plus près possible du sujet et être pointé vers l'appareil photo.

L'avantage de ce type de mesure est qu'elle fournit une indication moyenne qui n'est pas faussée par la réflectance du sujet. Il n'y a donc en général aucune correction d'exposition à apporter par rapport à l'indication du posemètre, sauf bien entendu si l'on utilise des filtres. La précaution à prendre toutefois est de bien s'assurer que la lumière qui éclaire le posemètre est la même que celle qui éclaire le sujet. Cela peut présenter une difficulté lorsque le sujet est distant et qu'il n'est pas possible de se rapprocher.

Le spotmètre et le Zone System

Du fait de son angle de mesure très faible, ce type de posemètre fournit une indication ponctuelle des luminances d'un sujet, même si le sujet est distant. Il permet donc d'apprécier les écarts de luminances avec précision.

Fig.4 : Mesures effectuées au spotmètre et valeurs de gris correspondantes

Avec ce type de posemètre, il n'est plus question d'exposer pour des valeurs moyennes mais au contraire de régler l'exposition pour des valeurs bien précises du sujet et de contrôler si les valeurs extrêmes resteront compatibles ou non avec la latitude de pose du film utilisé. Le spotmètre permet d'appliquer notamment la vieille règle : "Exposez pour les ombres et développez pour les hautes lumières !" (dans le cas d'un film inversible cette règle pourrait être : "Exposez pour les hautes lumières et ne vous souciez pas des ombres") Les méthodes simples que je préconise sont les suivantes :

Cas du film négatif 

- Déterminer sur le sujet les ombres qui doivent présenter du détail. 
- Faire une mesure sur ces ombres ( soit E1 l'indice de lumination indiqué par le spotmètre) 
- Régler l'exposition en sous-exposant de 2 diaphragmes par rapport à l'indication du spot mètre. 
- Faire une mesure sur les hautes lumières du sujet ( et noter l'indice de lumination E2 indiqué par le spotmètre).
- Prendre la photo.

Commentaires : L'indication E1 fournie par le spotmètre sur les ombres viserait à exposer ces ombres pour un ton moyen ( zone V en terme de Zone System). En sous-exposant de 2 diaphragmes, on "place" les ombres en zone III correspondant à un ton plus foncé mais qui préservera le détail. Analysons maintenant les hautes lumières : Si l'écart entre l'indice de lumination E2 indiqué sur les hautes lumières et E1 indiqué sur les ombres est de l'ordre 5 à 6 diaphragmes, la gamme de luminances du sujet est normale et sera bien enregistrée sur le film. En effet, les ombres ayant été placées en zone III, les hautes lumières tomberont en zone VIII ou IX correspondant à une densité maximum enregistrable sur le film. Dans ce cas le développement du film pourra être normal. 
Si l'écart entre E2 et E1 est < 5 diaphragmes, la gamme de luminances du sujet est faible (le sujet est "plat"). Il y aura lieu dans ce cas de prolonger le développement du film pour faire monter les densités des hautes lumières. 
Si l'écart entre E2 et E1 est > 6 diaphragmes, la gamme de luminances du sujet est forte. Il y aura lieu dans ce cas de réduire le développement du film ou d'utiliser un révélateur plus dilué afin de retenir la montée de densit�����������������������������������������s des hautes lumières.

Cas du film inversible

- Déterminez sur le sujet les hautes lumières qui doivent présenter du détail. 
- Faire une mesure sur ces hautes lumières. 
- Régler l'exposition en sur-exposant de 2 diaphragmes par rapport à l'indication du spotmètre. 
- Prendre la photo

Commentaires : En sur-exposant de 2 diaphragmes on place les hautes lumières en zone VII correspondant à un ton clair mais qui préserve le détail des hautes lumières. Les ombres ne sont pas maîtrisées car on ne peut pas agir (ou très peu) sur le développement du film. Dans les cas les plus fréquents il vaut mieux obtenir des hautes lumières qui ne soient pas délavées quitte à boucher les ombres.

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dernière modification de cet article : 2002