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Luminancemètre : existe-t-il une bonne application pour smartphone ?

Transformer une photo en une image de luminance pour évaluer l’éblouissement. Quelles applications luminancemètre gratuites le permettent sur smartphones ?
par Lionel Simonot13 octobre 2020

Qu’est que la luminance ? La photométrie réserve quelques subtilités géométriques difficiles à expliquer en peu de mots. Un luxmètre par exemple mesure un éclairement en lux. Il est constitué d’un capteur qui détecte l’ensemble du flux lumineux reçu à sa surface. La luminance quantifie aussi un flux lumineux mais dans un faisceau délimité entre une surface émettrice et un capteur. On peut donc concevoir un luminancemètre comme un luxmètre équipé d’un viseur limitant le faisceau. Par symétrie, on peut parler indistinctement de luminance émise ou de luminance reçue. L’unité est la candela par mètre carré (cd/m2).

Luminancemètre LS-150 © Konica Minolta

Si la conception d’un luminancemètre semble simple, son étalonnage et l’obtention d’une grande dynamique de mesure rend ces appareils coûteux (de l’ordre de 3000 €) et destinés plutôt à des métrologues.

Si un luxmètre permet de contrôler les niveaux d’éclairement requis sur une installation d’éclairage, à quoi sert un luminancemètre ?

Estimer l’éblouissement

Pour les professionnels de l’éclairage, la mesure de luminance permet essentiellement d’évaluer l’éblouissement potentiel dans une scène. Pour cela, il n’est pas utile de mesurer les luminances avec une grande précision. Ce qui compte, ce sont des rapports de luminances. Une source émettant une certaine luminance peut être non éblouissante en pleine journée et le devenir dans l’obscurité. On parle « d’équilibre des luminances ».

En éclairage intérieur, par exemple, on estime qu’un espace de travail est potentiellement éblouissant lorsqu’un niveau de luminance :

  • provenant directement d’une source de lumière,
  • ou réfléchi par une surface brillante telle un écran,

est au moins trois fois supérieur à la luminance moyenne dans le champ de vision.

Avoir une cartographie de luminances est donc un outil permettant d’estimer ces effets d’éblouissement.

Photographier la luminance

Vidéoluminancemètre LMK mobile air à partir d’un appareil photo Canon © LMK

Depuis une vingtaine d’années, des chercheurs et des fabricants proposent de transformer une simple photographie en image de luminance. Le principe est simple mais repose sur de fortes approximations. Une photo couleur est constituée de trois images (RGB pour Red, Green, Blue, RVB en français, rouge, vert et bleu). Le principe consiste à les convertir en une seule image proportionnelle à la luminance perçue. La combinaison des trois canaux RGB doit correspondre au mieux à la sensibilité spectrale de la vision humaine. Pour s’affranchir de cette étape, source de fortes incertitudes, des dispositifs plus sophistiqués, comme le vidéoluminancemètre LMK6 ci-dessous, utilisent non pas un appareil photo standard mais une caméra équipée d’un filtre reproduisant la réponse spectrale de l’œil humain.

Vidéoluminancemètre LMK 6 avec une caméra équipée d’un filtre pour reproduire la sensibilité visuelle de l’oeil humain © LMKL

La deuxième étape est l’étalonnage qui peut se faire soit à partir d’étalons de luminance, soit indirectement à l’aide d’un luminancemètre correctement étalonné. Bien sûr cet étalonnage et les mesures de luminance dépendent des paramètres de réglage d’exposition de la photo : sensibilité iso, temps de pose, ouverture du diaphragme.

 

 

Augmenter la dynamique en mode bracketing

Ces opérations ne sont souvent pas suffisantes. Une photo standard a une dynamique assez faible qui ne permet pas de traduire les forts contrastes rencontrés en éclairage. Il faut opérer en mode bracketing, c’est-à-dire prendre plusieurs photos de la même scène avec des temps de pose différents.

Photo prises en mode bracketing avec 3 temps d’exposition différents © Vincent Laganier

Ces photos sont ensuite combinées afin d’obtenir une image haute dynamique (HDR pour High Dynamic Range).

Applications luminancemètre pour smartphone

Dans un précédent article, nous nous intéressions aux applications luxmètre sur smartphone. Un seul capteur de luminosité – plus ou moins bien étalonné – permet l’affichage de la valeur d’éclairement en lux.

Pour les applications luminancemètre, les étapes décrites ci-dessus pour remplacer une photo en une image de luminance sont plus délicates. Et bien que les smartphones remplacent de nos jours les appareils photo, nous n’avons recensé que deux applications luminancemètre gratuites…

Application Bright Minds® App de Fusion Optix

La première Bright Minds® App a été développée par Fusion Optix, société fabricant des composants optiques pour l’éclairage LED. Cette application a le mérite de pouvoir être installée aussi bien sur iOS que sur Android. Dans sa version actuelle, les possibilités d’utilisation sont très limitées.

Application Bright Minds – Luminancemètre pour smartphone Android et iOS © Fusion Optix

Application Aftab Luminance de Aftab Soft

À contrario, l’application Aftab Luminance est très complète mais uniquement disponible sur iOS. Aftab Soft regroupe plusieurs logiciels développés par le designer lumière Majid Miri.

Application Aftab Luminance – Luminancemètre pour smartphone iOS © Aftab Soft

Principales options d’une application luminancemètre

Voici les principales options offertes par l’application Aftab Luminance, indispensables pour un professionnel de l’éclairage :

Étalonnage

Il s’agit d’un simple facteur multiplicatif appliqué à l’ensemble de l’image. Il est raisonnable d’effectuer cette opération une fois par an par comparaison avec un luminancemètre étalonné.

Bracketing

L’utilisateur peut choisir jusqu’à 4 temps d’exposition différents.

Traitement de l’image de luminance

L’échelle de luminance en fausses couleurs peut être modifiée. Il est possible de choisir une échelle logarithmique souvent plus adaptée qu’une échelle linéaire.

Le traitement d’image le plus classique est de sélectionner une zone de l’image, par exemple la surface émettrice d’un luminaire, et d’en estimer la luminance moyenne.

Utilisation de l’application Aftab Luminance en éclairage intérieur – Sélection des surfaces émettrices des luminaires a droite © Fréderic Reux

Ces différents traitements peuvent être faits a posteriori sur un ordinateur avec le logiciel Aftab Alpha. Seul petit bémol, les modes d’emploi sont uniquement sous forme de vidéos avec une bande son parfois surprenante…

Malgré leurs défauts et la forte incertitude sur les valeurs absolues de luminance, avoir à disposition ces applications gratuites est une chance pour les éclairagistes. Elles leur permettent d’estimer des ratios de luminance et donc d’évaluer les risques l’éblouissement. C’est pourquoi il faut encourager et soutenir Fusion Optics et Aftab Soft afin qu’ils continuent à développer ces outils et qu’ils les proposent sur différentes plateformes.

Utilisation des Applications Bright Minds® (à gauche) et Aftab Luminance (à droite) en éclairage public © Frédéric Reux

Approfondir le sujet

Équipe du projet

Éditeur Fusion Optix Aftab Soft
Matériel de mesure Konica Minolta LMK

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Effets lumière Lumière directe
Techniques d'éclairage Éclairage naturel Éclairage artificiel Éclairage intérieur Éclairage extérieur
Professions Éclairagiste Concepteur lumière Ingénieur éclairagiste Bureau d'études
Supports Texte Photo
Source Lionel Simonot Light ZOOM Lumière
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Lionel Simonot
Lionel Simonot
Enseignant-chercheur. Depuis 2003, il enseigne l’éclairagisme à l’Ecole nationale supérieure d’ingénieurs de Poitiers - ENSI Poitiers. Cours magistraux et pratiques en photométrie, technologie des sources de lumière, dimensionnement électrique et interactions lumière matière. Ses activités de recherche portent sur les propriétés optiques et l’apparence visuelle de matériaux. Applications : films minces nano composites, couches de peinture en glacis ou vernis et objets obtenus par impression 3D.
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