Mesurer la luminance d’une montre

Bonsoir à tous !

Comment faire pour mesurer la luminance du revêtement phosphorescent d’une montre ?


Je viens de mettre au point ma petite méthode, alors je me suis dit que j’allais la partager avec vous.

Le principe est simple : prendre une photo de ce qu’on veut mesurer, en s’assurant que la partie intéressante est bien exposée, ni trop sombre ni trop claire. Si on a bien réussi l’exposition, alors les réglages de l’appareil donnent une bonne approximation de la luminance. Celle-ci est d’autant plus importante que la sensibilité ISO est faible, le diaphragme est fermé et le temps d’exposition est court.

Pour avoir un résultat plus précis, on regarde aussi la luminosité dans l’image de la zone qui nous intéresse. Si celle-ci apparaît en tons clairs (resp. sombres), ça signifie que sa luminance est supérieure (resp. inférieure) à celle précédemment estimée.

Cette démarche est exprimée par l’équation ci-dessous. La luminance L est

L = L₀ c(p)

où

• L₀ est la luminance « nominale » pour laquelle est réglé l’appareil ;
  
• p est la valeur numérique (entre 0 et 255) des pixels de l’image dans la zone à mesurer ;
  
• c(p) est un coefficient correctif qui dépend de p.
  

Je détaille ces deux termes ci-dessous.


Luminance nominale

Ça c’est facile. D’après la page Wikipedia sur le posemètre, on a :

L₀ = KN²/(s t)

où

• K = 12.5 cd⋅s/m² est la constante d’étalonnage utilisée par Nikon (c.f. la version en anglais de la page Wikipedia) ;
  
• N est le nombre d’ouverture utilisé ;
  
• s est la sensibilité ISO ;
  
• t est le temps d’exposition en secondes.
  

Par exemple, pour la photo ci-dessus, on a N = 2.8, s = 3200, t = 1/8 s, et donc L₀ = 0.25 cd/m².


Coefficient correctif

Ça c’est un peu plus compliqué, car il faut savoir comment un certain défaut ou excès de lumière se traduit dans la valeur numérique des pixels. Il faut donc étalonner son appareil. J’ai étalonné le mien de la façon suivante : je prends une série de photos d’une surface uniformément blanche, en appliquant toutes les corrections d’exposition possibles : de -5 à +5 par tiers de valeurs. Quelques points importants au niveau des réglages :

• utiliser la mesure sélective ou spot, mais pas matricielle ;
  
• il faut bien regarder quel mode d’optimisation d’image on utilise, et utiliser le même par la suite lors de la mesure ;
  
• chez Nikon, ne pas utiliser le mode « active D-lighting ».
  

J’obtiens une série de photos qui ressemble à ça :


Sur chacune de ces images je mesure la valeur moyenne de la zone centrale (la même zone que celle moyennée par la mesure sélective de l’appareil) et j’obtiens la courbe tonale ci-dessous :


À partir de là, on peut déduire une luminosité relative à partir d’une valeur de pixel. Il suffit pour cela d’inverser cette courbe :


Les croix en rouge dans le graphe ci-dessus sont les mêmes mesures que sur le graphe précédent. La courbe bleue est un ajustement empirique, valable dans la gamme 32–224. En dehors de cette gamme j’estime que l’image est trop sous-exposée ou sur-exposée pour espérer un résultat un tant soit peu précis. La formule empirique que je trouve pour le coefficient correctif est :

c(p) = exp(A((p-128)/128))

où A(x) est le polynôme

A(x) = 0.0253552 + 1.79504 x + 0.541678 x² + 0.444873 x³ - 1.0251 x⁴

Par exemple, pour l’image qui ouvre cet article, après l’avoir convertie en niveaux de gris je trouve p = 132, et donc c(p) = 1.085. J’en déduis la luminance des aiguilles :

L = 0.25 cd/m² × 1.085 = 0.27 cd/m²


Limites de la méthode

Ce n’est bien-sûr pas super-précis. D’ailleurs je doute avoir beaucoup mieux que ±20%. Cependant, la plupart des erreurs étant systématiques, on peut faire des mesures comparatives assez précises. Les principales causes d’imprécision que j’identifie sont :

• On mesure à travers un objectif dont on ignore la transparence. Bien que celle-ci soit soit toujours de l’ordre de 80%, il existe une légère variabilité entre objectifs.
  
• En théorie, un luminancemètre doit avoir précisément la sensibilité spectrale de l’œil humain. En pratique, je pense que les fabricants d’appareils photo font un effort considérable pour s’en approcher.
  
• Pour les mêmes raisons de sensibilité spectrale, le résultat peut légèrement dépendre de la balance des blancs.
  
• La conversion en niveaux de gris peut aussi légèrement biaiser la luminance.
  

Voilà, si vous avez des questions, commentaires, idées d’amélioration...

T'es un malade toi !

Je plains les gens qui ont un léger problème avec la physique ...

tain, en plus le dimanche j'ai souvent mal a la tete..

Enorme!!

Mieux vaut lire ça, que de promener Kiki le labrador ....

Voilà ce qui arrive quand un prof aimant les montres s'emmerde de dimanche.

Heu...tu peux développer.

Et ben voila! suffit de se pencher sur la question, tout simplement.

demain je relis la réponse. Parceque ce soir, c'est pas lumineux pour moi

Excellent !

Ça me rappelle une ancienne échelle que j'avais moi même mis au point ,il y a quelques années, afin de mesurer la luminance de mes montres.

Des heures de calculs et d’expérimentations pour en arriver à quelque chose de compréhensible :

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.


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Niveau 0 : ça brille pas : quand ça brille pas
Niveau 1 : ça brille un peu : quand ça brille un peu
Niveau 2 : ça brille beaucoup : quand ça brille beaucoup
Niveau 4 : Oh mon dieu ! Mes yeux ! Arrgghh : quand tu vois les aiguilles à travers tes paupières en fermant les yeux



Je sors...

Ca reste malgré tout soumis à la certitude que la mesure initiale est bonne. Par ailleurs toutes les mesures faites le sont-elle avec des matérieux neufs ?

Citation :

Niveau 0 : ça brille pas : quand ça brille pas
Niveau 1 : ça brille un peu : quand ça brille un peu
Niveau 2 : ça brille beaucoup : quand ça brille beaucoup
Niveau 4 : Oh mon dieu ! Mes yeux ! Arrgghh : quand tu vois les aiguilles à travers tes paupières en fermant les yeux



Je sors...

Beaucoup plus compréhensible celui là ...

Sa fait plaisir de voir que tous nos cerveaux ne parte pas travailler à l'étranger !

Ca a l'air de se tenir... M'enfin il y a tout un tas de paramètre comme la distance de prise de vue, la sensibilité réelle du capteur (puisqu'il s'agit de numérique), le contraste (on parle de la luminance des aiguilles et des index sur un fond "noir", mais comme on peut jouer sur l'ouverture et la vitesse...). Qu'estce qu'un temps de prise de vue "court" et une ouverture "petite" ? Il y a énormément de variables

Sinon il y a le luminancemètre du type http://www.konicaminolta.eu/fr/instruments-de-mesure/produits/mesure-de-la-lumiere/luminancemetres/ls-100-ls-110.html

Ceci étant dit, quel est l'intérêt de connaître cette valeur ?

Enfin c'était rigolo comme sujet

arte06 a écrit:

Voilà ce qui arrive quand un prof aimant les montres s'emmerde de dimanche.

Je m’emmerde pas (et j’suis pas prof), c’est ma façon de m’amuser.

freddy.lombard a écrit:

Ca a l'air de se tenir... M'enfin il y a tout un tas de paramètre comme la distance de prise de vue, la sensibilité réelle du capteur (puisqu'il s'agit de numérique), le contraste (on parle de la luminance des aiguilles et des index sur un fond "noir", mais comme on peut jouer sur l'ouverture et la vitesse...). Qu'estce qu'un temps de prise de vue "court" et une ouverture "petite" ? Il y a énormément de variables

Oui, effectivement, beaucoup de variables. La distance de prise de vue peut avoir une influence, car ça change un peu l’ouverture effective. J’en ai pas tenu compte. La sensibilité du capteur, l’ouverture et la vitesse sont déjà prises en compte. Le contraste aussi, par l’étalonnage de la courbe tonale.

Un temps d’exposition « court » ou une ouverture « petite » n’ont pas de sens dans l’absolu. Mais j’ai seulement utilisé ces mots dans un sens relatif : un temps d’exposition « plus court » qu’un autre ou une ouverture « plus petite » qu’une autre sont des notions bien définies.

freddy.lombard a écrit:

Sinon il y a le luminancemètre du type http://www.konicaminolta.eu/fr/instruments-de-mesure/produits/mesure-de-la-lumiere/luminancemetres/ls-100-ls-110.html

Argh ! 3500 USD tout de même... Et encore, il faut ajouter la lentille d’approche, sans quoi la zone minimale de mesure de 4,8 mm est beaucoup trop grande pour une aiguille de montre.

freddy.lombard a écrit:

Ceci étant dit, quel est l'intérêt de connaître cette valeur ?

En théorie, la connaissance de cette valeur pourrait être un élément objectif intéressant dans les discussions sur la luminance des montres à Luminova, Super Luminova, Tritium, etc... En pratique, je doute qu’il y ait beaucoup d’autres gens assez fous pour faire ce genre d’étalonnage... Je dois avouer que j’ai fait ça juste pour le côté ludique.

J’ai fait un petit tour sur le Web, et je me reds compte que je ne suis évidemment pas le premier à avoir eu cette idée. Quelques références intéressantes :

• The usage of digital cameras as luminance meters, Dietmar Wüller et Helke Gabele
  
• Measuring Luminance with a Digital Camera, Peter D. Hiscocks
  
• RGB Radiometry by digital cameras, Jan Hollan
  

La dernière, en particulier, utilise des images RAW. Comme les valeurs RAW sont directement proportionnelles à la luminance, l’étalonnage s’en trouve simplifié.

Puisque tu sembles très orienté "technique", aurais-tu des précisions ou des sources fiables sur :
- la lisibilité comparée des différents matériaux
- leurs avantages et inconvénients respectifs selon leur nature (régénérable ou non)
- leur durée de vie comparative
- leur incidence éventuelle sur la santé (je sais qu'on ne peut comparer les matériaux modernes avec le "bon vieux" radium )

Par avance merci.

Bender a écrit:

Je plains les gens qui ont un léger problème avec la physique ...

C'est pas que j'ai pas un problème avec la physique, c'est que je n'ai pas les connaissances nécessaires... j'étais chaud pourtant au début de la lecture...

freddy.lombard a écrit:

Puisque tu sembles très orienté "technique", aurais-tu des précisions ou des sources fiables sur : [...]

Ben non, en fait je suis plus branché technique photo que technique montres... Désolé !

Moi et mes mais on fait un diner mardi soir prochain, et on aimerait beaucoup que tu nous parles de luminance

Edgar Bonet a écrit:

Ben non, en fait je suis plus branché technique photo que technique montres... Désolé !

Alors tu n'es pas sans savoir qu'il existe des appareils simples d'utilisation qui s'appellent des Luxmètres

Sinon, beau cours de physique mais qui, comme déjà dit, dépend de trop de variables pour obtenir un résultat objectif (sans jeu de mot).
La première des variables étant l'exposition préalable de la montre à une source de lumière ou "quelle quantité d'énergie emmagasinée".

LeGarsQuiAimeÇa a écrit:

[...] tu n'es pas sans savoir qu'il existe des appareils simples d'utilisation qui s'appellent des Luxmètres

Oui, c'est vrai, mais autant les luxmètres c'est pratique pour mesurer un éclairage, autant c'est pas toujours top pour les mesures de luminance. Dans certains cas, quand la géométrie est simple et bien contrôlée, on peut convertir facilement l'un en l'autre, mais je ne pense pas que ce soit le cas ici.

En fait, l'idéal ce serait d'avoir un luminancemètre, comme l'a judicieusement fait remarquer freddy.lombard, mais c'est cher...

LeGarsQuiAimeÇa a écrit:

Sinon, beau cours de physique mais qui, comme déjà dit, dépend de trop de variables pour obtenir un résultat objectif (sans jeu de mot).
La première des variables étant l'exposition préalable de la montre à une source de lumière ou "quelle quantité d'énergie emmagasinée".

Oui, tout à fait, c'est un paramètre important si on veut vraiment étudier cette phosphorescence. Cependant, la mesure de la luminance des aiguilles et la mesure de l'éclairage auquel la montre a été préalablement exposée sont deux problèmes bien distincts. Dans ce post je n'ai parlé que de la mesure de luminance. La mesure d'éclairage est quand-même plus simple : on peut utiliser un luxmètre, qui est bien moins cher qu'un luminancemètre. Ou alors, en encore moins cher (mais moins précis), un carton gris 18% et un posemètre.

Edgar Bonet a écrit:

Oui, tout à fait, c'est un paramètre important si on veut vraiment étudier cette phosphorescence. Cependant, la mesure de la luminance des aiguilles et la mesure de l'éclairage auquel la montre a été préalablement exposée sont deux problèmes bien distincts. Dans ce post je n'ai parlé que de la mesure de luminance. La mesure d'éclairage est quand-même plus simple : on peut utiliser un luxmètre, qui est bien moins cher qu'un luminancemètre. Ou alors, en encore moins cher (mais moins précis), un carton gris 18% et un posemètre.

Heu… ben non. Le luminova n'est pas une matière "créatrice" de lumière d'énergie mais "restitutoire".
La preuve en est, passé un certain temps dans l'obscurité, la luminance s'estompe.
Donc, la quantité de luminance restituée étant dépendante de celle emmagasinée, il me semble primordiale de prendre en compte se paramètre.
Et, surtout dans le cas d'une comparaison, être certain que les 2 montres aient reçu la même quantité d'énergie ou, dit de manière moins scientifique, aient subit la même exposition à la lumière.

LeGarsQuiAimeÇa a écrit:

Heu… ben non. Le luminova n'est pas une matière "créatrice" de lumière d'énergie mais "restitutoire".
La preuve en est, passé un certain temps dans l'obscurité, la luminance s'estompe.
Donc, la quantité de luminance restituée étant dépendante de celle emmagasinée, il me semble primordiale de prendre en compte se paramètre.
Et, surtout dans le cas d'une comparaison, être certain que les 2 montres aient reçu la même quantité d'énergie ou, dit de manière moins scientifique, aient subit la même exposition à la lumière.

Je crois que nous nous sommes mal compris...

Tout ce que tu dis est bien sûr parfaitement exact. Si tu veux faire une étude de la luminance d’une montre, il te faut :

1. Mesurer l’éclairage auquel cette montre est exposée (et la durée de cette exposition) ;
   
2. mesurer la luminance des aiguilles qui s’ensuit.
   

Les deux mesures sont absolument nécessaires pour pouvoir tirer des conclusions ou des comparaisons pertinentes. Faire l’une sans l’autre ne serait qu’un exercice de style.

Et pourtant...

Et pourtant, dès que tu tentes de faire les mesures pour de vrai, tu te rends compte qu’en réalité tu es confronté à deux problèmes bien distincts :

1. Comment faire (quels outils ? quelles méthodes ?) pour mesurer l’éclairage auquel la montre est exposée ?
   
2. comment faire (quels outils ? quelles méthodes ?) pour mesurer la luminance des aiguilles ?
   

Et ce sont bien là (j’insiste) deux problèmes différents. Juste un exemple pour illustrer cette différence : suppose que tu as un luxmètre à ta disposition. Dans ce cas, le premier problème (comment faire pour mesurer un éclairage ?) est tout résolu : tu utilises le luxmètre. Pourtant, le deuxième problème (comment mesurer une luminance ?) reste entier.

Edgar Bonet a écrit:

Je crois que nous nous sommes mal compris...

Oui, pas toujours facile d'écrire ce que l'on pense… pas toujours facile de bien comprendre les écrits.
Peu importe, nous sommes d'accords.

Sinon, pour les mesures, que ce soit celle de l'exposition ou celle de la "restitution", il existe des appareils suffisamment sensibles et précis pour faire les deux… si tu es prêt à mettre un peu plus de 1000€

https://www.distrelec.ch/appareil-de-mesure-de-la-luminosité/gmc/mavolux-5032-c-b-usb/fr

Merci pour ce post interessant et rafraichissant

spacekangoo a écrit:

Merci pour ce post interessant et rafraichissant

Bah, OK, ça vaut pas celui sur les histoires drôles, mais ça change des fils sur "le choix de ma première montre"