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Qu’est-ce que la luminosité ?

mercredi 10 janvier 2007

Si la luminance correspond à l’intensité lumineuse réelle et mesurable d’une source de lumière, la luminosité est l’interprétation de cette luminance par la vision humaine.

Fig. 1. Alors que l’appareil photo va capter correctement la luminance, l’oeil humain va interpréter cette même luminance en limitant le contraste, cela afin d’élargir au maximum ses capacités d’adaptation à la lumière.

De notre point de vue égoïstement humain, nous préférons penser que c’est l’œil qui capte correctement la lumière tandis que l’appareil photo mesure la lumière d’une façon qui nous semble pas du tout linéaire.

Pour un utilisateur d’images numériques, la perception visuelle (la luminosité) correspond aussi à la distribution normale des valeurs des pixels ; un gris noté à 50 % dans l’échelle des valeurs donnera effectivement la sensation d’un gris moyen. En d’autres termes, nous notons les valeurs de gris et de couleur en tenant compte de l’aspect subjectif de la luminosité et non en tenant compte de la vraie valeur objective qui correspond à la luminance.

Pourquoi l’oeil corrige-t-il ainsi la perception de la lumière ? La sensibilité de l’oeil à la lumière est le résultats de millions d’années d’adaptation pour en faire un outil incroyablement perfectionné capable de s’adapter aussi bien aux très fortes lumières qu’à une profonde pénombre. Lorsque la lumière diminue de moitié, l’oeil ne prend en compte qu’une fraction de cette diminution, l’iris s’agrandit pour compenser.

Fig. 2. On peut essayer d’imaginer comment un capteur linéaire voit la lumière en ouvrant une image dans un profil couleur de gamma linéaire : La gamme de luminosité progresse plus vite que dans une image standard. Mais c’est la vision des choses interprétée sur l’échelle de la luminosité. Si on se place d’un point de vue physique et donc sur une échelle de luminance, l’image en gamma 1 est alors linéaire et celle en gamma 2,2 déformée et non linéaire.

On appelle Luminosité (L) cette façon particulière de l’oeil de percevoir la luminance. Le modèle colorimétrique sensé décrire la vision humaine, le CIE LAB utilise donc ce paramètre L pour décrite la distribution tonale. La relation qu’il existe entre Luminosité et Luminance a été décrite avec précision par une équation mathématique non linéaire et qui correspond à une courbe géométrique représentée dans le graphique ci-dessous.

Fig 3 : La relation entre luminance et luminosité est définie par le modèle colorimétrique CIELAB. Une source lumineuse (Y) ayant seulement 18 % de la luminance de référence (Yn) sera perçue comme un gris moyen de 50 % de luminosité.

Il n’est pas véritablement possible de faire correspondre la courbe de luminosité à une courbe gamma classique, car la courbe est en perpétuel changement selon l’intensité de l’éclairement. Mais dans les conditions d’éclairage d’un atelier de photogravure aux normes standard, il est possible de faire correspondre le gamma de la luminosité à la valeur 2,42. c’est la valeur attribuée à la Grandeur L* (Luminosité) dans les unités CIELAB.

Il n’est pas du tout évident d’imaginer que la luminance puisse être mesurée selon une autre échelle puisque toutes nos intuitions nous ramènent toujours vers la luminosité. Pourtant, c’est le cas de tous les appareils qui mesurent la lumière. Ils prennent la luminance telle qu’elle est, sans la déformer. Donc finalement c’est la luminance qui s’inscrit sur une échelle linéaire alors que notre perception de la luminosité est déformée selon une courbe non linéaire.

Luminosité ou clarté ?

Dans le langage courant, le terme luminosité désigne la lumière d’une manière générale et sans lui donner un sens précis. Ici le terme luminosité prend un sens plus précis et désigne les intensités lumineuses quevous percevez sur votre écran et correspond approximativement au terme luminosité dans votre sélecteur de couleur.

Mais pour être encore plus précis et rigoureux, c’est en fait le fonction L* du modèle CIELAB ( ou L*a*b*) que décrit le terme luminosité et il correspond au terme anglais Lightness. Pour éviter tout risque de confusions, les scientifiques du domaine de la colorimétrie préfèrent employer le terme Clarté pour désigner la luminosité dans le modèle CIELAB.

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