Photo: Stop / IL / EV / Cran (version 2)

L’ancienne version se trouve ICI.

Si vous voulez directement passer aux travaux pratiques, l’outil Triangle d’exposition est à votre disposition.

Démarrons par un peu de théorie

Photométrie

La photométrie est la discipline chargée de qualifier et quantifier les caractéristiques de la lumière. Cette discipline fournit, entre autre, un certain nombre de définitions.

Le flux lumineux est composé de l’ensemble du rayonnement émis par une source lumineuse dans toutes les directions et perçu par l’oeil humain. L’unité de mesure du flux lumineux est le lumen (lm).
L’éclairement (illuminance en anglais) est utilisé lorsque nous voulons calculer la quantité de lumière qui tombe sur une surface à une certaine distance. L’unité de mesure de l’éclairement est le lux (lx).
La luminance ou lumination est une grandeur physique exprimant la puissance de la lumière visible issue d’une surface (émise ou réfléchie par cette surface).

Avec ces définitions, l’objectif des physiciens est de disposer de grandeurs mesurables de la lumière, et pouvoir faire des comparaisons.

Comme vous le voyez dans le schéma (figure 1), nous avons globalement deux cas :

La lumière incidente : La luminance correspond à l’intensité de la source lumineuse.
La lumière réfléchie : La luminance nous donne l’intensité de la lumière réfléchie par le sujet,

Photographie

En photographie cette fois, l’indice de luminance IL (ou indice de lumination), est un nombre qui représente une combinaison des paramètres ouverture / temps de pose, permettant d’exposer correctement une scène d’une luminance donnée. Pour un même indice, nous pouvons avoir plusieurs couples de paramètres. Nous rencontrons assez fréquemment l’acronyme EV (Exposure Value) qui est la traduction anglaise d’IL.

Donc

La luminance ou lumination représente la quantité de lumière que nous et notre matériel percevons,
L’indice de luminance(IL) correspond aux paramètres d’exposition (vitesse, ouverture) permettant d’exposer correctement la scène.

Figure 2: Passage du concept de luminance, à celui d’indice de luminance

Les mesures d’exposition d’un boîtier correspondent toujours à la lumière réfléchie (à la mesure de la luminance du sujet). Si vous disposez d’un posemètre externe, vous pouvez effectuer les deux types de mesure (incidente, et réfléchie).

Pour éviter les confusions, lorsque nous affichons IL=13, il est sous-entendu pour une sensibilité de 100 ISO. Si la valeur de l’indice est donnée pour une autre sensibilité, alors celle-ci est indiquée de la façon suivante: IL₂₀₀=14.

Voici quelques valeurs tirées de l’article Indice de lumination sur Wikipedia.

IL₁₀₀	Eclairage
16	Soleil sur neige ou sable clair
15	Soleil brillant (ombres nettes)
14	Soleil voilé (ombres douces)
13	Clair mais nuageux (sans ombres)
12	Très nuageux ou ombre découverte
11	Soleil couchant
8	La ville de nuit, éclairée artificiellement
6 - 7	Concert, spectacle
4 - 5	Eclairage artificiel domestique
3	Ville la nuit
-3	Pleine lune
-7	Nuit noire

En photographie courante, les valeurs IL que nous gérons s’étendent de -7 IL pour une nuit noire, à +16/+17 IL pour un soleil fort, avec réverbération.

Indice de luminance et paramètres d’exposition

La relation entre indice de lumination et paramètres d’exposition est la suivante :

IL_{S} = \log_2(\frac{N^2}{t}) + \log_2(\frac{S}{100})

avec

IL: l’indice de luminance,
S : la sensibilité (ISO),
N : l’indice d’ouverture (f/N),
t : la durée d’exposition.

Nous retrouvons dans la formule la dépendance entre l’indice de lumination, et les trois paramètres ouverture/vitesse/sensibilité.

A titre d’exemple, le tableau suivant montre l’ensemble des combinaisons des paramètres d’exposition pour un indice IL=6 à 100 ISO. Comme nous pouvons le voir, nous avons bien pour une même valeur d’IL donnée, 10 couples vitesse / ouverture possibles.

Laissons les formules mathématiques de côté. Le point important à comprendre est qu’un changement de valeur d’indice, correspond à doubler ou diviser par 2 la quantité de lumière perçue.

A IL=13, le capteur va recevoir deux fois la quantité de lumière par rapport à IL=12,
A IL=11, nous aurons deux fois moins de lumière (toujours par rapport à IL=12).

Les conséquences sur les paramètres d’exposition sont les suivantes :

	-1 IL	+1 IL
Quantité de lumière	/2	x2
Temps de pose (à ISO et ouverture constants)	x 2	/2
Sensibilité (à temps de pose et ouverture constants)	x2	/2
Ouverture (à ISO et temps de pose constants)	$\times \sqrt{2}$	$/\sqrt{2}$

Pour l’ouverture, le coefficient n’est pas de 2, mais de $\sqrt{2}$ . Je vous renvoie à l’annexe pour le détail des calculs. Concrètement, si nous augmentons l’indice de 1, nous doublons la surface de l’ouverture du diaphragme, mais nous n’augmentons le diamètre que de $\sqrt{2} \sim 1.4$ . Cela explique l’échelle des ouvertures :

1 \times \sqrt{2} \approx 1.4 \times \sqrt{2} \approx 2 \times \sqrt{2} \approx 2.8 \times \sqrt{2} \approx 4 ...

Pour ces trois paramètres, nous avons donc, soit un facteur 2, soit un facteur $\sqrt{2}$ , ce qui donne la liste des valeurs suivantes :

Figure 3: Triangle d'exposition

Valeurs intermédiaires

Dans la littérature ou sur internet, les articles ou les tutoriels sont la plupart du temps basés sur des paliers d’indice entiers (+/-1, +/-2, +/-3, …). Cette convention rend les explications plus simples. Le passage d’une valeur IL (EV en anglais) se fait en suivant les règles que j’ai donné plus haut, et le nombre de valeurs à retenir est limité. On parle également de STOP.

Les boîtiers offrent cependant la possibilité de faire des réglages plus fins, en proposant des progressions par tier d’IL, et pour certains par demi-IL. La figure 3 montre la configuration d’un boîtier Canon.

Figure 4: Configuration des paliers sur un boîtier Canon

Dans le cas du Fuji X-T5,

La molette des ISO, ainsi que celle du décalage d’exposition sont graduées par tier,
La bague permettant de régler l’ouverture est graduée avec des paliers de 1 IL, mais elle permet de sélectionner l’ouverture par tier,
Tandis que les molettes de vitesse ne permet que des valeurs par IL. Sachant que l’on peut ajuster la vitesse par tier avant la prise de vue.

Cela veut dire que sur un Fuji X-T5, nous n’avons pas d’autre choix que de travailler par palier de 1/3.

Pour les débutants, ces valeurs intermédiaires peuvent générer des confusions, et il faut donc être attentif,

Votre boîtier peut être configuré par défaut pour une progression en 1/3 d’IL, alors que le tuto que vous visualisez parle d’IL,
Lorsque le tutoriel parle de « cran », vérifiez de quoi il s’agit : Un cran correspond-t-il à un IL ou à un « cran de molette » ? En théorie un cran correspond à 1 IL, mais il vaut mieux vérifier,
Si vous modifiez un paramètre tout en souhaitant garder une exposition constante, il faut veiller à modifier les autres paramètres dans les mêmes proportions.

Si votre boîtier est réglé pour gérer des tiers d’IL, alors vous devrez tourner la molette de 3 crans pour « franchir » une valeur d’IL complète (1^er cran: 1/3, 2^ième cran: 2/3, 3^ième cran : IL suivante). Le principe est exactement le même pour le temps de pose et la sensibilité.

En utilisant des paliers de 1/3, le nombre de valeurs possibles augmente :

Sélectionnez les valeurs souhaitées

Valeurs par palier d'IL entier

Valeurs par palier d'1/3 d'IL

Echelles

En pratique

Au quotidien, sauf s’ils disposent d’un posemètre externe, l’indice de luminance n’est pas directement utilisé par les photographes amateurs. Le boîtier fait ses mesures, et nous modifions les paramètres en fonction de notre volonté d’être aligné avec ces mesures, ou au contraire, être sur ou sous-exposé. L’histogramme aide à comprendre la structure de cette exposition. Les notions développées un peu plus haut sont cependant importantes, parce qu’elles permettent de mieux maitriser l’exposition : Pour conserver l’exposition choisie, lorsque nous changeons un paramètre, il faut également modifier les valeurs des autres paramètres, dans les mêmes proportions.

Deux exemples:

Exemple 1 : Vous travaillez par palier de 1 IL,
- Si la vitesse change d’un IL, par exemple en passant de 1/1000 à 1/500, nous doublons la quantité de lumière reçue,
- Pour conserver une exposition équivalente, l’ouverture devra également être modifiée d’un IL, par exemple, en passant de f/5.6 à f/8 (nous divisons la quantité de lumière par deux).
Exemple 2 : Vous travaillez par tier d’IL,
- Si la vitesse d’obturation passe de 1/1000 à 1/800 (1/1000 + 1/3 d’IL),
- L’ouverture doit évoluer de f/5.6 à f/6.3, et pas de f/5.6 à f/8. Si vous changez pour f/8, vous augmentez de 2/3 d’IL votre exposition.

Pour un débutant souhaitant travailler en manuel, je recommande de démarrer avec des paliers de 1 IL. D’une part, cette approche permet d’installer facilement les bonnes habitudes, et d’autre part, si vous travaillez en Raw, 1 IL est quelque chose qui se rattrape très facilement, et sans impact sur le résultat final (si votre histogramme n’est pas tronqué). Cette approche vous permettra également d’atteindre le réglage souhaité plus vite.

Une fois cette étape passée, vous pouvez utiliser des réglages selon des paliers 1/3 d’IL, pour travailler plus finement sur l’exposition, notamment pour les scènes à très fort contraste.

Conclusion

La première version de cet article était probablement trop rapide, cette version 2 est plus complète. La théorie peut être « barbante » parfois, mais elle permet d’avoir une meilleure compréhension des choses. L’outil Triangle d’exposition vous permettra de continuer votre apprentissage, en proposant un visuel du triangle d’exposition, et le lien avec l’indice de luminance.

Annexes

Tableau IL / Ouverture / Vitesse à 100 ISO

Le tableau suivant montre l’ensemble des combinaisons des paramètres d’exposition pour une sensibilité de 100 ISO.

Palier de 1 IL pour l’ouverture

La lumière entre dans le boîtier par une entrée circulaire : Multiplier / diviser la quantité de lumière par deux, correspond à doubler ou diviser par deux la surface de ce cercle. Quel est l’impact sur le rayon de ce cercle ?

L’aire d’un cercle est: $A_{cercle} = \pi \times r^2$ Avec

A = l’aire du cercle,
R = le rayon du cercle.

Nous souhaitons recevoir la moitié de la lumière initiale, nous divisons donc la surface par 2 :

A_{nouvelle} = \frac{1}{2}A_{initiale}

Avec les calculs de surface :

\pi \times (r_{nouveau})^2 = \frac{1}{2} \pi (r_{initial})^2

(r_{nouveau})^2 = \frac{(r_{initial})^2}{2}

r_{nouveau} = \sqrt{\frac{(r_{initial})^2}{2}}

Diviser la surface par deux revient donc à diviser le rayon par $\sqrt{2}$

r_{nouveau} = \frac{r_{initial}}{\sqrt{2}}

Le raisonnement est le même lorsque l’on veut doubler la surface. Nous aurons dans ce cas :

r_{nouveau} = r_{initial} \times \sqrt{2}