Posemètre

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

Les posemètres sont basés sur un capteur photo-sensible capable de produire un signal électrique proportionnel au flux lumineux qu'il reçoit. Il peut s'agir de :

• une cellule photovoltaïque, qui permet au posemètre de fonctionner sans alimentation électrique ;
• une cellule photo-résistante ;
• une photodiode.

Sur les posemètres indépendants, ce capteur est situé derrière une fenêtre transparente qu'on oriente vers la scène pour une mesure en lumière réfléchie, ou bien derrière un diffuseur translucide plat ou hémisphérique (sphère intégrative) pour une mesure en lumière incidente. Sur les spotmètres et les posemètres intégrés, le capteur se trouve derrière un objectif.

Ce 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 de mesure (Spectra, Sekonic).

• Sensibilité
• Précision
• Qualité de l'hémisphère intégratif

Pour une utilisation en lumière réfléchie, les paramètres d'exposition sont liés à la sensibilité ISO du capteur, à la luminance du sujet, à l'ouverture et au temps de pose. ${\displaystyle {\frac {N^{2}}{t}}={\frac {LS}{K}}}$

où

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

Pour une utilisation en lumière incidente, les paramètres d'exposition sont liés à la sensibilité ISO du capteur, à l'éclairement de la scène, à l'ouverture et au temps de pose.

${\displaystyle {\frac {N^{2}}{t}}={\frac {ES}{C}}}$

où

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

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.

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

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 E) et en mesure l'intensité. Pratiquement instantanément 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.

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 avec une plus grande exactitude, 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 E×R). Certains permettent la mémorisation de plusieurs valeurs et réalisent au choix une moyenne arithmétique ou pondérée.

La mesure du spotmètre sur une charte de gris à 18 % est décalée de 1/2 IL vis-à-vis d'une mesure de la lumière incidente à la charte. C'est conforme à l'étalonnage des spotmètres et des boitiers dont la référence est une charte de gris à 12 % ± 2 %.

Une main blanche sur un gris 18 % : on remarque une différence de luminance, la main étant légèrement (environ 2/3 de diaph en lumière artificielle) 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 réflectivité normé à 18 %. Le calcul du rendu photométrique des autres sujets se fonde 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...).