Lumière : Les 7 paramètres d’une source lumineuse

 

Importance de la lumière

En photographie, le “matériau” le plus important est la lumière. Et pour cause, le terme “photographie” est composé :

  • du préfixe “photo-” qui signifie “lumière” ou “clarté”,
  • du suffixe “-graphie” qui signifie “peindre”, “dessiner” ou “écrire”.

Photographier signifie donc “peindre avec la lumière”.

 

Ceci étant, il est donc essentiel de bien connaitre les paramètres de celle-ci afin de comprendre leurs effets dans une scène ou sur un sujet. Evidemment, l’étape suivante sera de jouer avec ceux-ci pour influer sur le rendu de l’image.

 

Les paramètres

Ces 7 paramètres sont les suivants :

  1. l’intensité lumineuse de la source,
  2. la température de couleur de la source (= la teinte de la source),
  3. la polarité de la lumière,
  4. la diffusion,
  5. la taille apparente de la source (du point de vue du sujet éclairé),
  6. la distance séparant la source lumineuse du sujet éclairé,
  7. l’orientation de la source lumineuse par rapport au sujet et à l’observateur.

 

1. L’intensité

Il s’agit simplement de la puissance lumineuse de la source. Il existe plusieurs unités pour exprimer cette caractéristique en fonction du matériel utilisé.

    • Sur les ampoules classiques, on a longtemps utilisé le Watt (W),
    • Sur les nouvelles ampoules à LED, on utilise le Lumen,
    • Sur les flash cobra, on utilise le Nombre Guide (NG). Il est toujours exprimé pour 100Iso et une focale de 50mm en équivalent 24×36.
    • Sur les flash de studio, on utilise le Joule (J),

Dans tous les cas, plus la valeur est élevée et plus l’intensité est forte.

Le point le plus important à savoir est :

“L’intensité de la lumière se divise par le carré de la distance.”

Bon, pour être plus clair, rien de mieux qu’un exemple.

Supposons que vous êtes dans votre salon, la soirée est déjà tombée et grondent au loin quelques orages de fin d’été. Vous êtes en train de lire un livre passionnant sur la photographie. Pour ce faire, vous vous êtes confortablement installé dans votre fauteuil à coté d’une lampe de 25W à 1 mètre environ de votre livre.

Tout à coup, un claquement de tonnerre vous fait sursauter et au même instant, vous remarquez que l’ampoule de votre lampe vient de griller. Frustré de ne pas pouvoir continuer votre lecture comme avant, vous décidez de remplacer cette ampoule. Malheureusement, celle de rechange affiche 100W.

A quelle distance devez vous placer cette nouvelle ampoule pour retrouver le même éclairement que précédemment ?

Avec

  • D = distance livre / ampoule de 100W,
  • d = 1 m (distance livre / ampoule de 25W),
  • P25 = 25W (puissance de l’ampoule 25W),
  • P100 = 100W (puissance de l’ampoule 100W)

La réponse est D = 2m car P25 / d2 = 25W / (1m)2 = 100W / (2m)2 = 100W / 4.

Dit autrement, la puissance lumineuse est divisée par 4 (=22) quand on double sa distance la séparant de son sujet.

Rassurez vous, dans la vraie vie, on ne s’amuse pas à calculer ces chiffres. Nous regardons juste la luminosité de notre livre tout en déplaçant notre lampe jusqu’à ce que le rendu revienne comme avant.

 

Utilité :

Cette propriété est très pratique car elle permet de faire varier l’intensité d’une source lumineuse juste en la rapprochant ou en l’éloignant du sujet.

 

 

2. La température de couleur

La température de couleur (TC) est exprimée en degré Kelvin (K). C’est la manière dont les photographes expriment précisément les différents niveaux de teinte que la lumière naturelle ou artificielle peut avoir.

  • On parlera de lumière chaude quand la couleur se rapprochera du jaune/rouge. TC < 6500K,
  • On parlera de lumière froide quand la couleur se rapprochera du bleu. TC > 6500K.
  • Pour information, la lumière du jour à midi sous le soleil est justement au alentour de 6500K (lumière dite “blanche”).
  • Cette gamme s’étendre couramment de 1500K (Lumière d’une bougie) à 10000K (lumière du ciel polaire).
Température de couleur
Fig. 1 – Gamme de la température de couleur de la lumière

Mais attention au vocabulaire !

Comme on peut le remarquer ci-dessus, une lumière chaude est caractérisée par une faible température de couleur et inversement, une lumière froide est caractérisée par une forte température de couleur. Cela peut prêter à confusion.

 

Pour illustrer cette propriété, il suffit de penser aux illuminations les soirs en ville comme l’image suivante :

Prague à l'heure bleue
Fig. 2 – mise en évidence des différences de température de couleur entre la lumière froide du ciel et les lumières chaudes des éclairages urbains.

 

Utilité :

Ce comportement permet d’apporter du contraste à une image et développer des ambiances particulière.

 

 

3. La polarité

Du point de vue physique, la lumière est une oscillation électromagnétique ! Ouah ! mais quel est ce charabia ?

D’une certaine manière, on peut imaginer la lumière comme étant des petits éléments, les photons, qui se déplacent en hélicoïdale (comme si leur trajectoire suivait le fil d’un ressort).

La figure ci-dessous représente ce que nous verrions sur nous regardions dans l’axe du “ressort”.

Schématisation du mouvement d'un photon en fonction de la polarité
Fig. 3 – Schématisation du mouvement d’un photon en fonction de la polarité

Quand la lumière est polarisée, c’est comme si les photons  pouvaient se déplacer uniquement suivant une direction définie, soit verticalement, soit horizontalement. Tant que le photon oscille au moins sur un axe, il y a de la lumière. Dans le cas où il est bridé dans 2 directions perpendiculaires, le photon n’est plus capable d’osciller. Par conséquent, il n’y a plus de lumière.

Mais comment faire pour polariser la lumière. Il y a deux façons :

  • Par rebond sur une surface polarisante. C’est typiquement le cas d’un écran à cristaux liquides.
  • A travers un filtre polarisant. C’est le cas des verres de certaines lunettes de soleil.

 

Utilité :

En photo de paysage, un filtre polarisant permet de supprimer une partie des reflets de la lumière du soleil. Les deux conséquences principales sont la saturation des couleurs et de mieux voir à travers les vitres ou la surface de l’eau.

En photo de studio, il est possible de mieux gérer les reflets spéculaires de certains matériaux comme le plastique par exemple.

 

 

4. La diffusion

Comme vous devez certainement le savoir, la lumière se déplace en ligne droite à notre échelle. Cela signifie que tous les rayons lumineux d’une source de lumière éclairent radialement dans toutes les directions depuis celle-ci jusqu’à ce qu’ils heurtent une surface.

Plusieurs possibilités peuvent se produire en fonction du matériau de l’objet heurté :

  • La lumière peut être réfléchie. C’est le cas extrême du miroir.
  • La lumière peut être absorbé. C’est le cas d’une surface noir et opaque.
  • La lumière peut être transmise. C’est le cas des matériaux transparents.
  • La lumière peut être diffusée. C’est ce dernier cas qui nous intéresse dans ce chapitre.
Comportements de la lumière
Fig. 4 – Schémas de principe de la Réflexion, Absorption et Transmission

 

La diffusion est la réaction de la lumière quand elle heurte une matière translucide à la différence de transparent. Concrètement quelle est la différence entre les deux phénomènes ?

Commençons par le plus simple. Un matériau transparent permet de voir à travers en nous permettant de bien distinguer les formes et les couleurs des objets derrières. Ceci est possible, car ce type de matériau dévie très peu les rayons de la lumière. L’image est transmise avec peu de déformation.

Maintenant, les matériaux translucides. Ils sont souvent moins purs et leur structure interne plus chaotique. C’est comme si chaque rayon pénétrait un peu la matière. Une partie de sa lumière est réfléchie dans une autre direction alors que le reste continue son chemin. Ces deux nouveaux rayons (internes à la matière) rencontrent alors d’autres aspérités et le phénomène se répète. Si l’intensité de la source lumineuse initiale est assez forte, des rayons lumineux arrivent néanmoins à ressortir de  cet objet translucide.

Dans ce cas, l’image transmise est complètement brouillée au point de simplement illuminer l’objet translucide.

 

Comportement de la lumière
Fig. 5 – Schéma de la diffusion de la lumière

 

Utilité :

La diffusion est particulièrement utilisée pour transformer une source de lumière ponctuelle en source large. (cf. chapitres suivants)

5. La taille “apparente”

Régler la lumière en photographie signifie le plus souvent arranger le rendu des ombres de la scène. En effet, il n’y a pas de volume dans une image sans ombre. L’autre terme largement utilisé en photo est “Le modelé” de la scène.

Seule la taille de la source apparente par rapport au sujet influe sur le rendu des ombres. Il existe 2 types de rendu :

  • Les ombres aux bords très marqués dites “dur”,
  • Les ombres aux bords flous dites “douce”.

 

ombre-dure-douce
Fig. 6 – présentation des ombres “dures” et “douces”
taille_source_lumineuse
Fig. 7 – Schémas des rayons d’une source lumineuse dure ou douce

Comme nous l’avons déjà dit au chapitre précédent, les rayons lumineux se déplacent en ligne droite radialement depuis leur source.

Sur le schéma de gauche, nous sommes en présence d’une source lumineuse très petite assimilable à un point unique. De ce fait tous les rayons émanant de ce point ne peuvent attendre la surface du sol masquée par l’objet. La transition de l’ombre est donc bien distincte (Figure 6, image de gauche).

Sur le schéma de droite, la source de lumière est très large est déborde même de l’objet. Sa surface peut être assimilée à une infinité de sources ponctuelles dont quelques unes sont représentées. On constate alors qu’une plus grande surface du sol est éclairée. La transition de l’ombre est donc progressive en dégradé (Figure 6, image de droite).

Utilité :

Ce phénomène est très intéressant pour modeler les ombres sur un portrait par exemple. Le cas classique est d’utiliser des sources larges pour apporter de la douceur dans un portrait de femme. A l’inverse, on utilisera des sources ponctuelles pour renforcer les caractères viriles d’un portrait masculin.

 

 

6. La distance lumière / sujet

Nous avons déjà vu 5 paramètres importants. Le sixième est un paramètre particulier car il est le lien entre 2 paramètres que nous avons déjà abordés. Ceux sont les suivants :

  • Intensité,
  • Taille apparente.

 

En effet dans le premier chapitre, nous avons vu que l’intensité lumineuse évolue en fonction de la distance.

Mais il ne faut pas oublier que la taille apparente de la source se réduit aussi avec la distance.

En pratique, cela fonctionne comme ce qui suit.

La plupart des sources lumineuses en photographie sont réglables en intensité à l’aide d’un potentiomètre. Quand nous avons cette option à disposition, nous sommes “les rois du monde” !

Méthode

Il suffit simplement

  1. de régler le rendu des ombres (dur ou douce) en fixant la distance de la source de lumière par rapport au sujet,
  2. de compenser la perte de luminosité par le réglage de l’intensité via ce fameux potentiomètre. Et le tour est joué !

Mais vous me direz peut-être :

“Moi, je n’ai pas de matériel sophistiqué ! Alors comment je peux faire si je n’ai pas la possibilité de régler l’intensité ?”

L’astuce est la suivante. il suffit d’intercaler un matériaux diffusant entre la source et le sujet. Car l’effet de diffusion élargira la surface d’éclairement de la source. Dans l’exemple suivant, j’ai juste utilisé une feuille de papier sulfurisé de cuisine qui résiste bien à la chaleur d’une ampoule allumée.

Modification de la taille d'une source lumineuse par un matériau diffusant
Fig. 8 – Modification de la taille d’une source lumineuse par un matériau diffusant

 

Utilité :

Permet simplement de régler le modelé des ombres et/ou la puissance lumineuse.

 

 

7. L’ orientation de la source

Pour ce dernier point, l’objectif est d’orienter les ombres de manière à les projeter dans la direction la plus adaptée à notre besoin.

 

Plutôt qu’un long discours, une mosaïque d’image sera plus compréhensible. Les flèches jaunes indique la direction de l’éclairage. Sur la figure du centre, l’éclairage est directement de face.

 

Fig. 9 – Influence sur les ombres de l’orientation de la lumière
Fig. 9 – Influence sur les ombres de l’orientation de la lumière

Utilité :

La position de la lumière par rapport au sujet permet de donner du caractère au sujet et d’en révéler les volumes.

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