Dans le lux, je nage !

guy-jacques · #1 06/09/2003, 18h07

Interpelé par toutes ces notions comme sensibilité, luminosité… j'ai consulté les "spécifications" de mon camescope "joujou" et ai trouvé:

illumination minimale
7 lux (F:1,8)
0 lux (en mode Prise de Vue Nocturne)*
* Les sujets invisibles dans l'obscurité peuvent être filmés avec une lumière Infra Rouge.

Cette info sur 0 lux est claire (!!), elle souligne l'absolue nécessité de lumière, IR dans ce cas. Cependant, ça ne dit pas qu'elle est projetée par le caméscope, ni jusqu'à quelle distance elle reste exploitable, ni les conséquenses "effets spéciaux" de son utilisation (yeux (infra)"rouges", bichromisme verdâtre…), enfin…si, c'est quand même mentionné quelque part dans le livret…

Mais, désirant en savoir un peu plus sur 7 lux, j'ai lancé une recherche sur le Repaire en indiquant ECLAIREMENT et ai trouvé, entre autres,quelques infos sur la lumiere en video et sensibilité et autres facteurs qui traitent surtout et fort bien de la colorimétrie plus que de la luminosité…

Je me suis (re)mis à la théorie:

- lux (lx) mesure qui caractérise l'éclairement reçu par une surface : cet éclairement vaut 1 lux lorsque la surface est d'1 mètrecarré et reçoit ("normalement") un flux lumineux de 1 lumen (Ah!).
- lumen (lm) mesure qui caractérise le flux lumineux émis par une source lumineuse ponctuelle et centrale dans 1 stéradian (Ah!).
- stéradian : c'est l'unité d'angle solide , comme un radian est la valeur d'un angle (plan =2D) au centre d'un cercle qui intercepte un arc d'une longueur égale au rayon, le stéradian est la valeur d'un angle (solide =3D) au centre d'une sphère qui intercepte une surface de ladite sphére mesurée par Rcarré…
- Bon, en remontant les morceaux, on peut écrire que : si le flux lumineux émis par une source est mesuré par PHI, en lumens, à la distance D, en mètres de la source, l'éclairement en lux est : PHI / Dcarré .
Comme il est dit simplement dans un des posts cités en tête, lorsqu'on double la distance source-objet, son éclairement est divisé par 2 fois 2 = 4.

Très bien, mais en pratique ?

- Les éclairages d'appoint (lampes, torches…) sont, pour le grand-public, caractérisés par leur consommation électrique en watts, ce qui n'est guère utile en l'occurrence - la conversion dépend du rendement lumineux de cette source, et c'est rarement donné.
J'ai quand même trouvé une ampoule électrique au krypton étiquetée 400 lm . Avec mon caméscope "7lux", je devrais pouvoirl'utiliser jusqu'à … racinecarrée de ( 400/7) soit env 7,50m ! Mais, si, comme je le pense, il faut au minimum 100lux à ce caméscope, cette distance max est ramenée à 2m.

- Ces fameux 7lux [qui descendent à 2 pour un excellent triCCD haut de gamme] c'est à peu près l'éclairement donné par une bougie à …1m. Mon caméscope, à F:1,8 , devrait pouvoir capturer le sujet ainsi éclairé… oui, mais au prix d'un gain qui montre mon sujet dans une fourmillière! Par contre l'autre camescope (à 2lux) pourra capter en diminuant le gain d'environ 4dB et donnera une image beaucoup moins bruitée.

- quelques valeurs d'éclairements - moyennes à contrôler (luxmètre)- :
clair de Lune : 0,5 à 1,5 lux,
bougie (1m): 10 lux,
rue éclairée (la nuit) : 50 lux,
appartement éclairé (normalement, de nuit) : 100 lux,
salle de sport : 500 lux,
ombre extérieure (éclairage naturel) : 12000 lux ( de 10 à 15000),
éclairage naturel sous nuages : 27000 lux (de 25 à 30000),
éclairage "au soleil" : 75000 lux (de 50 à 100000).

rem 1) ces valeurs peuvent être modifiées selon l'angle d'incidence du flux lumineux sur le sujet éclairé, cas de l'éclairage solaire selon l'heure ("normalement" de la définition, les rayons tombent à 90° => incidence 0, sinon correctif par le cosinus de l'incidence) .

rem2) un sujet dont une partie (du visage p.ex) est à l'ombre et l'autre en plein soleil peut subir un "contraste" important pratiquement impossible à étaler avec un "gamma" normal (rôle du DSP ou DXP).

didierg · #2 30/09/2003, 11h53

Merci Guy-Jacques,

pour nous avoir fait part de ces informations pas forcement faciles a synthetiser. je fixe de suite ce post en de la liste (mieux vaut tard que jamais...)

bye,

nicolas poisson · #3 20/10/2003, 13h24

Pour la petite histoire, les caméras de TV sont notoirement plus sensibles que les caméscopes grand public. Et pourtant, l'eclairement d'un plateau TV est de l'ordre de 1000 à 2000 lux ! Et Canon, JVC ou Sony voudraient nous faire croire qu'à 7 lux, c'est bon ? :lol:
Même à 100 lux c'est juste : pas mal de caméscopes mono CCD tirent vers le jaune, les tri CCD ont une colorimétrie acceptable mais une image encore bruitée... Avec un lampadaire halogène de 500W vers un plafond blanc, ça le fait mieux.
Par contre, j'ai filmé à Avignon cet été, en plein juillet vers 12h. Même sous les platanes, c'est nickel.

guy-jacques · #4 20/10/2003, 15h14

Comme je l'écrivais dans le post initial de cette discussion, la puissance exprimée en watts est celle absorbée par l'éclairage et non celle qu'il fournit sur une surface donnée - qui pourrait aussi s'exprimer en W - c'est celle-ci, rebaptisée flux lumineux, qui devrait être donnée - en lumens - et qui selon la distance de la source se convertit en lux selon la formule "PHI“/D "carré".

Ce flux lumineux émis est cependant de plus en plus communiqué sur l'étiquette.
Puisque nicolas poisson l'évoque, j'ai sous les yeux un "bâton" halogène de 300 W qui rend 5600 lumens, son lampadaire de 500 W devrait fournir entre 7200 et 9000 lumens*, soit entre 800 et 1000 lux à 3m : on tombe bien dans les valeurs indispensables aux caméscopes pour fournir une image correcte.
nicolas poisson, je partage totalement ton avis à propos de 1 ou 2 … voire 10 lux des données technico-commerciales. Les 100 lux que je juge un minimum pour mon caméscope… fournissent une image, mais une image qui est loin d'être correcte.

*la proportionnalité n'est pas de rêgle : dans un magasin qui étiquette ainsi doublement les "ampoules électriques" qu'il vend sous son label, y compris dans la même gamme 100 W ne fournit pas un flux 2,5 fois plus intense que 40 W, loin du compte

nicolas poisson · #5 21/10/2003, 11h05

Une remarque en passant : toutes les ampoules ne se valent pas.
Je pensais que la différence de prix entre une ampoule Osram et une Monoprix, c'était juste une histoire de marque et éventuellement de longévité.
J'ai regardé de plus près l'autre jour : pour une ampoule toute bête de 40W, ça donne 650lm chez Osram, 390 chez Monoprix...

Je me suis bricolé un petit projecteur portatif avec une batterie 12V et une ampoule dichroïque. Il existe chez les grands constructeurs (Osram, Philips, GE, Mazda...) des ampoules vantées comme particulièrement efficaces (série "IRC" chez Osram, "ES" chez Philips).
Je me suis laissé tenter, vu qu'en vadrouille, c'est toujours une histoire de compromis entre le prix de la batterie, la quantité de lumière émise et l'autonomie.
Eh bien, ça marche ! c'est pas juste un argument commercial : j'ai utilisé une 35W "IRC" qui emet plus de lumière qu'une 50W de chez Osram, elle même plus efficace que les ampoules sans marques de supermarché.
Evidement, 14 euros l'ampoule, et difficile à trouver en plus. Elle est vendue beaucoup moins cher chez tout grossiste, mais il y a un minimum de facturation.
Ceci dit, par rapport à ma 50W initiale, l'autonomie passe de 58min à 1h20.

tomatosalad · #6 10/11/2003, 18h41

Serait-il possible que tu nous mettes une photo de ton projecteur portable ?

Et comment est-ce que tu l'alimentes parce que tu peux quand même pas allumer une lampe 50W avec une petite batterie 12V quand même ??

(P.S.: l'électronique et moi ça fait trois)

tomatosalad · #7 10/11/2003, 20h00

Autre chose qui n'a strictement rien à voir :

En mode Nightshot (0 lx) donc sensible à l'infrarouge, serait-il possible d'utiliser une autre source d'infrarouge que celle de la caméra pour acroître la puissance ?

guy-jacques · #8 26/11/2003, 16h57

Les images qui suivent proviennent de ce site japonais ( lisible en anglais) qui a déja été signalé par milo en juillet (27) dernier.

D'abord des vues réalisées de nuit en focale "normale":

idem au "zoomées télé":

Puis comparaison de 4 triCCD selon éclairement :

Pour ces images, aucun "artifice" ( vitesse lente, gain forcé, etc…) n'aurait été utilisé. Les appellations des camescopes sont "japonaises" et ils relèvent de la "norme NTSC" - En rouge, leur correspondant européen.

guy-jacques · #9 06/07/2004, 16h34

Éclairage pratique de la question

De plus en plus, l' étiquetage des ampoules d'éclairage électrique indique la valeur en lumens du flux lumineux qu'elle rayonnent.
Pour obtenir, en lux, l'éclairement qu' en reçoit un objet, non lumineux par lui-mêrme, on divise les "lumens" par le carré de la distance en mètres qui sépare l' ampoule de l'objet. (on se fait grâce du facteur de correction de l'angle d'incidence s'il n'est pas "normal".)
ex/ on a lu qu'une ampoule donnée rayonne un flux de 1080 lm, un objet situé à 3m reçoit un éclairement de 1080 : 9 = 120 lx ( comme le signale mcr* ça ne déclare pas, ce qui serait tout aussi utile de savoir, ce qu'il réfléchit au profit de nos yeux, app. photo ou caméscope: sa brillance.)
Par contre, les tentatives de conversion du "wattage électrique" d'une ampoule en "candelage ou luminage" sont extrêmement aléatoires… Grosso modo (nouveau au Repaire), pour une ampoule "krypton", le "luminage" tourne aux environs de dix fois son "wattage" sans garantie.

Éclairage "grandeurs Physiques"

Les unités évoquées, W, cd, lm, lx sont les unités adoptées par les scientifiques et qui appartiennent au système cohérent appelé Système Internationnal (SI).
Ces quatre unités sont liées les unes aux autres, il faudrait y ajouter aussi le joule (J). Chacune permet de quantifier une grandeur définie en physique.

Le joule (J) quantifie l' Énergie, grandeur de base dans cette problématique. On sait que l'énergie peut être stockée, transportée ou utilisée , dans ce dernier cas, elle peut fournir un Travail qui "actionne" une Force. Dans ces problèmes-ci, il s'agit de transport d' énergie.

Le watt (W), lorsqu'il s'agit de transport ou de travail, quantifie le débit d'énergie par rapport au temps. Les physiciens lui donnent l'appellation Puissance. 1_watt_=_1_joule_par_seconde.

Le candela (cd) quantifie l' INTENSITÉ Lumineuse qu'une SOURCE ÉMET… [SIZE= 1] pour rester simple momentanément[/size].

Le lumen (lm) quantifie le FLUX lumineux RAYONNÉ DANS L'ESPACE quelle que soit la distance de la source.

Le lux (lx) quantifie l' ÉCLAIREMENT REÇU PAR UN OBJET, non source et situé dans un flux lumineux éventuellement nul. C'est cette grandeur qui est évoquée dans les "caractéristiques publiées" des caméscopes.

Éclairage … vulgarisation…

Une théorie scientifique pure…et dure… demande l'utilisation du langage mathématique…"intégral"…

L' éclairage électrique met en jeu deux modes de transport de l' Énergie, l'électricité et la lumière et le transfert de l' Énergie de l'un à l'autre.

L'Énergie transportée électriquement est "wagonnée" par les électrons dont l "ampérage" (Intensité Électrique) quantifie le débit en "wagonnets" ou en "trains de wagonnets” ! et le "voltage" (Tension Électrique) un "coefficient de chargement énergétique" de chaque wagonnet-électron.
L'Énergie transportée par la lumière est "wagonnée" par les photons et l' Intensité Lumineuse (de la source) quantifie le débit en "wagonnets" et la Fréquence (ou Longueur d'onde ou couleur) réfère à un "coefficient de chargement énergétique" de chaque wagonnet-photon.
Dans un cas comme l'autre, le débit en Énergie (Puissance) en watts résulte du produit des deux facteurs… strictement pour le transport électrique sans déphasage : P_=_V_I_, de façon plus "laxe" pour le transport lumineux, …en outre, il est rare que la lumière soit "monochromatique".

Cependant, c'est à partir de ce débit énergétique, en mode lumière, qu'est définie l' Intensité Lumineuse d'une source:
- d'abord en "bloquant" la fréquence à 540 000 GigaHertz ( longueur d'onde 556 nm… "vert");
- ensuite, ça se complique un peu…
Car Intensités électrique et lumineuse se distinguent par le fait que, dans les conditions habituelles, le déplacement des électrons est linéaire alors que celui des photons à partir d'une source est rayonnant vers tout l'espace (tridimensionnel)…
L'Intensité électrique se mesure en un point mais, pour la commodité de la suite, on quantifie l' Intensité lumineuse rayonnée par une source ponctuelle dans une quantité unitaire d' Espace : un stéradian, c'est un angle solide qui, ayant son sommet sur la source supposée au centre d'une sphère, intercepte sur cette sphère une surface (sphérique) égale au carré de son rayon. la surface totale d'une sphère valant 4.pi.Rcarré, si une source irradie tout l'espace qui l'entoure, elle rayonne sur 4.pi stéradians.
Sous ces deux conditions de longueur d'onde et de restriction du rayonnement à 1 stéradian, l' Intensité Lumineuse d'une source est bien 683 cd par watt.
Mais, mais, trois fois (pour les français!) mais, ce sont les watts chargés sur les wagonnets-photons qu'il faut prendre en compte et non ceux déchargés des wagonnets-électrons (de l'étiquette de vente de l'ampoule).
Parce que lors du transfert des charges énergétiques des électrons aux photons rupture de charge disent les transporteurs, il se produit d'énormes pertes… Et même un vol d'énergie au profit de la température, ça chauffe, au sens propre et argotique. Le rendement du transfert, selon sa réalisation technologique et matérielle, peut devenir catastrophique… Pour une ampoule moderne au …krypton (l'exemple du début!) le rendement ne dépasse pas 20%…
Alors, pour un "débit énergétique électrique" de 100W (puissance consommée) seuls 20W passent au "débit énergétique lumineux" de l' ampoule… Et ils sont émis vers tout l'espace ce qui en fait 4.pi fois moins dans 1 stéradian, soit 20 : 12,56 = 1,6 W par stéradian et ça donne une Intensité lumineuse de 1,6 x 683 = environ 1080cd.
Cette ampoule rayonne un flux de 1080 lm dans tout l'espace (et toutes ses directions)… et un objet qui en est à 3m en reçoit un éclairement de 120lux…

Ouf, la boucle est…bouclée.

* Repris pour rendre à mon voisin mcr ce qui n'était pas à vsb…

laurent.a · #10 15/01/2006, 01h51

"Pour obtenir, en lux, l'éclairement qu' en reçoit un objet, non lumineux par lui-mêrme, on divise les "lumens" par le carré de la distance en mètres qui sépare l' ampoule de l'objet."

Euh... Désolé, mais je crois que c'est faut...

Tu dois confondre deux formules...

(Pour une source ponctuelle) si on note I l'intensité, F le flux, O l'angle solide, E l'éclairement, S la surface éclairée, et R la distance de la source à la surface (l'objet) éclairé,

alors, : F = I.O

E = F/S= F/R² si et seulement si O vaut 1 sr...

En effet, la surface "interceptée" par l'angle solide à une distance R vaut O.R²

Ainsi E=F/S=I/R², pas F/R², dans le cas général.

Il ne faut pas confondre la surface de l'objet avec le carré de la distance qui sépare la source de l'objet, ni le flux avec l'intensité lumineuse de la source...

Me trompe-je ?

guy-jacques · #11 16/01/2006, 20h19

Je pense, à priori, te donner raison…
sauf sur l' assertion

E = F/S= F/R² si et seulement si O vaut 1 sr

pour ce qui concerne le "et seulement si"
Ce qui induit que dans, le cas de l' évaluation permettant de savoir si l'on se trouve ou non dans la "sensibilité" du camescope, le raccourci criticable garde une "valeur" pratique dont je ne suis pas le seul utilisateur.

laurent.a · #12 16/01/2006, 20h36

Ben c'est la définition de l'angle solide qui veut ça...

S=O.R²

Il est vrai qu'un angle solide d'un stéradian est un angle tout à fait "crédible" pour une situation classique de prise de vue (et qui éclaire 1 m² à 1 m de distance, où 2 m² à 2 m etc.)... Mais si on part d'un modéle théorique supposé de source ponctuelle émanant dans toutes les directions (et générant un flux linéaire, homogène et isotrope), l'angle solide vaut 4.PI sr ce qui fait quand même un facteur de plus de 12 fois la valeur trouvée avec ton approche... Je crains que des résultats expérimentaux s'en éloignent qd mm pas mal...

Quelqu'un a-t-il eu l'occasion de le vérifier ?