Chez Jean

 

Internet cook-book pour pingouin

 

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La photo numérique (APN)

L'éclairage

 

Flash externe

Flash  ou phare ?

Lampe torche

Technologie Hid

Technologie LED

Définitions et critères objectifs

Flux lumineux (Lumens)

Angle d'émission (Degrés)

Indice de rendu des couleurs (IRC)

Température de couleur

Efficacité lumineuse

 

Le choix et l'utilisation d'un éclairage en photo sous marine est complexe, généralement coûteux et source de nombreux problèmes, ne nous leurrons pas  !

Le plus simple c'est d'essayer de s'en passer : eau claire, temps clair, lorsque le soleil est haut pour limiter la réflexion de la lumière du soleil sur l'eau, photos à proximité de la surface (typiquement moins de 10 m, de façon que le rouge soit encore significativement présent), éventuellement  ($$$ !) un filtre rouge-ambre pour compenser la dominante bleu en dessous de 5m, et un bon vieux logiciel de retouche d'image (Paint Shop Pro, Photoshop, ...) qui redonnera de la couleur à vos photos pâlissantes.

Exemple :

 

 

 

 

Par 15m de fond ... le flash est celui de l'appareil ... pas de filtre (original à gauche, photo retouchée par Paint Shop Pro à droite). Spectaculaire non ?

 

puce

Flash

Tous les appareils photos numériques sont dotés aujourd'hui de flash interne, peu puissant, mais suffisant pour les photos rapprochées compte tenu de la sensibilité des appareils.

Ne pas oublier que l'eau est chargée de particules plus ou moins abondantes suivant la saison, l'état de mer,la pollution, ... 

Le problème du flash interne qui est dans l'axe de l'objectif et qu'il éclaire les particules en suspension dans l'eau. En voici deux exemples :

      

      

Principe : prendre les photos au plus près et éclairer au plus près mais pas dans l'axe de l'objectif, si possible avec deux sources de part et d'autre de l'objectif pour éviter les ombres portées. 

On peut utiliser un flash externe, désaxé, pour diminuer le phénomène ... Le flash externe est piloté par l'éclair du flash de l'appareil numérique. 

Plusieurs problèmes :

Le flash interne de l'appareil numérique envoie en fait deux éclairs de flash, le premier éclair sert à régler les automatismes de l'appareil, la photo n'est prise que sur le second éclair. Le flash externe doit donc déclencher sur le second éclair, il faut qu'il soit prévu pour ! Avec un flash classique on obtient une photo noire.

Un exemple de flash compatible appareil photo numérique relativement bon marché ($210 au 2/2005) mais limité à 45m.

Epoque ES 150

 

 

puce

Flash ou phare ?

Une autre solution, utiliser une torche vidéo ou un phare de plongée ...

Les progrès de la technologie ont fait apparaître une nouvelle catégorie de phare de plongée à lumière froide : les phares à Led (voir plus loin).

Ces phares de plongée offrent une lumière "blanche" de puissance et de qualité suffisante pour la photo numérique, mais malheureusement le faisceau lumineux est très étroit (typiquement 10° ou 20°) comparativement à un flash (typiquement 100°).

Si vous vous lancez dans l'acquisition d'un éclairage vous devrez vous poser les questions suivantes :

 

  • asservissement à l'appareil photo,

  • puissance, réglage de la puissance,

  • largeur du faisceau,

  • homogénéité de l'éclairage, 

  • température de couleur,

  • autonomie,

  • profondeur d'utilisation,

  • fiabilité, fiabilité des connexions et contacteurs,

  • poids apparent,

  • encombrement,

  • joints d'étanchéité,

  • type d'accus, accus démontables ou non,

  • et peut être aussi optimisation du prix.

     Coté contacteur, le meilleur est un ILS commandé par un aimant externe : très fiable.

 

 

 

 

 
puce

Lampe torche

puce

Technologie LED

De l'avis de beaucoup les diodes électroluminescentes blanches (LED, Light Emitting Diode) sont l'avenir. 

 

Typiquement, la puce semi-conductrice lumineuse (ou "dé") est une diode émettant un rayon lumineux monochromatique (rouge, vert, ultraviolet, ..) lorsque un courant la traverse. La diode est encapsulée dans un matériau plastique transparent qui joue le rôle de lentille et détermine l'angle d'émission lumineuse. 

Il n'existe pas de LED émettant une lumière composée comme la lumière blanche ... il faut donc soit combiner des LED rouges, vertes, et bleues (RGB) pour obtenir de la lumière blanche, soit obtenir une pseudo lumière blanche, par exemple en transformant en jaune (filtre à base de phosphore) une partie de la lumière d'une LED bleu GaN (phénomène de 'halo': alors que la lumière bleue est directive, la lumière jaune émise est multidirectionnelle).

Nombreux avantages des LED dont : 

Quelques inconvénients :

Torche Fa&Mi 3 ledsx3 Watt

€23O (01/05)

Tektite Trek 6000 Ex60

60 leds

126 Lumens ... 5500°K 

€300 (10/04)

Le hic c'est le prix actuellement très élevé de ces lampes LED, prix qui comme pour tout ce qui est électronique a tendance à baisser rapidement.

On trouve des Leds de 1W, 3W, 4W et 5W (02/05).

Les deux principaux fabricants de LEDs au monde sont les entreprises Nichia (Japon) et Lumileds (Etats-Unis).  Un autre grand constructeur est Agilent

Lumileds fabrique les LED Luxeon. La LED Luxeon V émet 120 lumens de lumière blanche pour 5 W


Luxeon LED 1W, 25 lumen, 110°,  €12

L'efficacité lumineuse des LED dépend de la technologie utilisée, de la couleur émise, et du fabriquant. Ordre de grandeur, pour les meilleures LED :

 

Efficacité Lumineuse

(source Don Klipstein)

Couleur LED

Rouge/

Orange

Jaune/

Ambre

Vert

Bleu

Blanc

Lumen/Watt

53

35

25-42

5-15

15-25

Les LEDs sont-elles plus efficaces que les autres sources lumineuses blanches ? D'un point de vue purement technique la réponse est "non, pas encore ", comme le montre le tableau ci-dessous.

Efficacité lumineuse 

des ampoules

(Source Enertech)

Lm/W

Durée de vie (*)

(Heures)

IRC (%)

Incandescence

5-15

1000

100

Halogène

10-26

4000

100

Lampe Basse Consommation

(LBC fluo-compacte)

50-70

12000

85

Tube fluorescent

70-120

10000-20000

85

Sodium haute pression

75-150

16000

65

LED blanches

15-25

100000-150000

65 (bleue)

85 (UV)

(*) La durée de vie est définie comme la durée après laquelle la LED n’émettra plus que 50% de son flux lumineux initial.

  

puce

Technologie HiD "xénon"

Lampe à décharge, flux lumineux 4x ampoule halogène de même puissance, température de couleur de 6000°K, lumière bleuté, durée de vie 700 à 2000 h.

 Caractéristiques typiques :

 

HID

10w 21w 35w
Puissance (lumen) 500 1100 2500
Temp de Couleur (°K) 6000 +/- 500
Alimentation (V) 65 85
Durée de Vie (Heure) 600 750 2500

Un transformateur à découpage coûteux (ballast) est nécessaire pour atteindre la tension d'alimentation élevée.

 
puce

Technologie Halogène

Température de couleur 3200°K, durée de vie 50 à 100h

 

 

 

puce

Annexe : éléments de photométrie

La lumière visible par l'œil humain s'étale du bleu (l>350 nm) au rouge (l<700 nm). C'est ce que l'on appelle le spectre visible.

Le capteur d'un APN est pourvu d'un filtre infrarouge pour absorber cette longueur d'onde non visibles à laquelle il est sensible.

La sensibilité de l'oeil à la lumière varie suivant la longueur d'onde de la lumière (c'est à dire de la couleur). 

 

Le flux lumineux Fv est la quantité d'énergie émise par une source (ampoule) sous forme de rayonnement visible (lumière), par unité de temps. Elle est exprimé en Lumen (lm).

 

L'intensité lumineuse Iv exprimée en Candela (cd) d'une source lumineuse dans une direction donnée est le rapport du flux lumineux Fv (lm) émis à l'angle solide W (stéradian, st).

1 cd = 1 lm/st

 

La surface de la sphère unité (r=1m) est 4p m2, selon la formule bien connue Surfacesphère = 4p.r2

Par définition l'angle solide W qui englobe toute la sphère, c'est à dire tout l'espace, vaut 4p stéradian. 

Un cône d'angle solide W de 1 st découpe sur la sphère unité de même sommet une surface de 1 m2.

L'éclairement Ev est le flux lumineux reçu par unité de surface de l'élément éclairé.

 1 lux = 1 lm/m2

Typiquement l'éclairement du soleil à son zénith en été est de 100000 lux, un soleil moyen 48000 lux, un ciel très couvert 10000 lux, une pièce bien éclairée 300 lux, nuit claire par pleine lune 0,1 lux.

La luminance mesure la lumière renvoyée par la scène photographiée. Elle est proportionnelle à l'éclairement scène (lux) et au pourcentage r de lumière réfléchie par la scène.

Luminance = (1/p) r.Eclairement

Un APN mesure la luminance moyenne (ou pondérée) de la scène avec une cellule photoélectrique.

 

Une source ne diffuse pas uniformément sur 4p stéradian le flux lumineux. 

Le diagramme d'intensité lumineuse d'une LED est une sphère (comme ci-dessous, en rouge) tangente au plan de la diode : 

(d'après Enertech)

On définit l'angle de rayonnement comme l'angle a de demi intensité lumineuse, c'est-à-dire l'angle à l'intérieur duquel l'intensité lumineuse  Iv est supérieure à la moitié de l'intensité lumineuse maximale.

L'intensité lumineuse maxi est 10000 cd, la demi intensité est 5000 cd, l'angle a est donc de 110° environ.

C'est la couleur apparente émise par une source lumineuse.  Elle s'exprime en degrés Kelvin (0° Kelvin = -273° Celsius). 

Les lumières blanches de teintes chaudes tirent sur le jaune rouge et ont une température de couleur inférieure à 3000°K (2700 à 2900°K pour les lumières "incandescentes"). 

Les lumières blanches de teintes froides tirent sur le bleu violet et ont une température de couleur comprise entre 5.000 et 10.000 °K.

La "lumière du jour" correspond à une température de couleur de 6.500°K.

 

 

Cet indice compris entre 0 et 100 définit l'aptitude d'une source lumineuse à restituer les différentes couleurs des objets qu'elle éclaire, par rapport à une source de référence. 

La lumière solaire a un IRC de 100, tandis que des lampes à vapeur de sodium (utilisées dans les tunnels routiers par exemple) ont un IRC de 20. Dans les magasins, les locaux scolaires ou les bureaux, l'IRC devrait toujours être supérieur à 80. 

Voici les appréciations que l’on peut tirer d'un IRC :

IRC < 50  Très mauvais
50 < IRC < 70 Mauvais
70 < IRC < 80 Passable
80 < IRC < 90 Bon
90 < IRC < 100 Très bon

  

Elle définit la capacité d'un éclairage à produire un flux lumineux (lumen) important à partir d'un Watt (W) électrique absorbé. 

L'efficacité lumineuse des LED dépend de la technologie utilisée, de la couleur émise, du fabriquant ...  typiquement 15 à 25 lm/w pour les meilleures LED blanches  (Nichia, CREE).

 

 

 

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