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Qu’est-ce que la plage dynamique ?

mardi 13 juin 2017, par Daniel Metz

Tout le monde a fait l’expérience de photos aux contrastes si forts que les zones claires paraissent brûlées et les zones sombres bouchées alors que dans la vraie vie les contrastes sont dans la plupart des cas très agréables.

L’écart de luminosité qui existe entre les plus fortes lumières et les ombres les plus sombres porte le nom de plage dynamique (Dynamic range en anglais). Dans cette définition, en plus de tous les média qui expriment une plage dynamique tels les écrans, les images imprimées, les tirages photo, les appareils photo, etc. nous incluons la vision humaine.

1 - plage dynamique de l’œil humain

L’œil est capable de discerner aussi bien des luminosités infimes telle une minuscule étoile dans la nuit ( environ un millième de candela/m2) que les luminosités excessives telle un ciel très lumineux (peut-être 20 000 candelas/m2). Mais ce n’est pas de cette faculté dont nous parlerons ici, mais de la capacité à interpréter dans une même scène les différences de luminosité, ce que nous appelons la plage dynamique.

L’œil sait s’adapter à l’ambiance lumineuse d’une scème en modifiant le diamètre de la pupille. L’œil sait aussi s’adapter au contraste d’une scène en modifiant la sensibilité de la rétine, ce qui se traduit par une compression plus ou moins forte des luminances. Mais la plage dynamique de l’œil dépassera difficilement des différence de 4000/1, soit 12 IL, mais avec un faculté de mémorisation des luminosités, on a une sensation subjective de discerner 16 000/1 soit 14 IL alors que les appareils photo les plus performents ne dépassent pas 12 IL dans la plage réellement utilisable. En fait si notre œil ne fait pas objectivement beaucoup mieux qu’un appareil photo, toutes les facultés d’adaptation en font un organe subjectivement nettement supérieur à l’appareil photo.

2 - Plusieurs échelles pour la plage dynamique

On pourrait simplement utiliser l’écart de contraste pour mesurer la plage dynamique, mais les professionels qui doivent utiliser régulièrement ces mesures préfèrent des échelles plus adaptées à leur profession. nous allons présenter trois échelles : l’écart de contraste utilisé dans l’audiovisuel, les métiers de l’imprimerie, etc., La densité utilisée par les photograveurs, les opticiens, etc., et enfin l’indice d’exposition utilisé par les photographes.

3 - Une échelle logarithmique pour la plage dynamique

Les professionnels ont bien compris qu’une échelle logarithmique a l’avantage de se rapprocher de notre impression sensorielle. Par exemple la densité des photograveurs remplace la suite linéaire 10, 100, 1000, 10 000, ... par une suite de logaritmes 1, 2, 3, 4, ... En fait ces logaritmes en base 10 comptent simplement le nombre de zéros.

Les photographes préfèrent utiliser une échelle de logaritmes encore plus proche de notre sensation visuelle. C’est le système de zones (zones system) qui permet de passer de zone en zone en multipliant la luminosité par 2 (ou en la divisant par 2). Le photographe abandonne la mesure linéaire de l’éclairement en Lux, pas très pratique, pour adopter une échelle en logarithme de base 2 qu’on appelle indice de lumination (IL) ou indice d’exposition (EL). Généralement cette échelle d’exposition s’exprime sur 20 niveaux.

Dans cette échelle, chaque incrément multiplie la luminance par 2. Si le premier cran a la valeur 1, le deuxième a la valeur 2, le troisième la valeur 4, le quatrième la valeur 8, ...Bien sûr les photographes ont souvent besoins d’expositions plus précises, c’est ainsi que les objectifs proposent des demi-crans : 1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, ...

Le photographe qui possède un capteur qui encaisse un contraste de 1000/1 trouvera une correspondance dans son échelle de prédilection en disant que son capteur encaisse 10 IL. (2 puiisance 10 = 1024).

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