Photométrie visuelle

  1. Efficacité visuelle
  2. Si l'on présente à un sujet deux sources étendues émettant des radiations monochromatiques, l'une de longueur d'onde l 1 = 700 nm avec une luminance énergétique LE1, l'autre de longueur d'onde l 2 = 690 nm avec une luminance énergétique LE2. Ces deux sources semblent du même rouge mais pour qu'elles paraissent identiques à l'observateur, il faut que les luminances énergétiques soient telles que LE1 soit environ quatre fois plus grande que LE2. On constate donc que l'égalité des luminances énergétiques n'a aucun sens au niveau visuel. L'égalisation visuelle est obtenue lorsque V1. LE1 = V2. LE2 , le rapport V1/V2 = 0,24.
    En opérant de proche en proche, on peut définir successivement ces rapports. On est obligé d'opérer de proche en proche car pour que la comparaison soit possible, il faut que les deux sources lumineuses soient perçues d'une couleur très voisine. En choisissant pour la source de longueur d'onde l m la plus efficace le coefficient V = 1, la grandeur V(l ) ainsi définie est l'efficacité lumineuse relative spectrale. Cette méthode de détermination est dite méthode du pas à pas car on opère de proche en proche.
    Tous les observateurs n'étant pas rigoureusement identiques, à partir d'études portant sur plus de 200 sujets, la commission internationale de l'éclairage (CIE) a défini ces coefficients pour un sujet moyen: l'observateur de référence photométrique.

    La rétine ayant deux types de photorécepteurs: les cônes actifs en vision photopique et les bâtonnets en vision scotopique, il y a en fait deux observateurs de référence. Voici les courbes donnant l'efficacité lumineuses des radiations monochromatiques pour ces observateurs.

    On constate qu'en vision photopique(p), l'efficacité maximum (=1) est celle d'une lumière de longueur d'onde 556 nm (jaune citron) et qu'en vision scotopique (s) c'est celle d'une lumière de 507 nm (vert bleu).

  3. Grandeurs de la photométrie visuelle
  4. Considérons une source ponctuelle de longueur d'onde l et de luminance énergétique dans la direction Ox LE on définit sa luminance visuelle dans la direction Ox par:

    dI est l'intensité visuelle de l'élément de surface dans la direction Ox. L'unité d'intensité visuelle est la candela.

    L'unité de luminance est donc le candela par mètre carré (cd.m -2) appelée le nit. On utilise aussi une sous unité: le stilb ( 1 sb = 1 cd.cm -2 ).

    Si la source est une source à spectre continu, on peut définir sa luminance spectrale énergétique lEl telle que la luminance dLEl due aux radiations comprises dans une petite bande dl autour de l soit égale à:
     dLEl = lEl .dl . Le rayonnement émis par la source est représenté par lEl = f(l )

    L'expression de la luminance énergétique de la source est :

    Si Vl est l'efficacité de la radiation l , on en déduit l'expression de la luminance visuelle de cette source en appliquant la loi d'Abney:

    Nous venons de montrer comment on passe de la grandeur luminance énergétique à la grandeur luminance visuelle. On pourrait faire de même pour les grandeurs flux, intensité et éclairement.

    Le flux lumineux s'exprime en lumen ( 1 lm = 1 cd.sr), l'éclairement en lux ( 1lx = 1 lm. m -2 ) ou en phot ( 1 ph = 1 lm. cm -2 ).

  5. Ordres de grandeur
  6. Donnons pour terminer des valeurs indicatives des luminances de sources réelles:

  7. Propriétés des grandeurs photométriques:
  8. Elles découlent d'observations effectuées sur un grand nombre de sujets et peuvent être considérées comme des propriétés de base de la perception visuelle.
    Les grandeurs photométriques satisfont les lois:

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