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La gamme dynamique de la photographie décrit le rapport entre les intensités lumineuses mesurables maximale et minimale (blanche et noire, respectivement). Dans le monde réel, on ne rencontre jamais de vrai blanc ou noir - seulement des degrés variables de l'intensité de la source lumineuse et de la réflectivité du sujet. Par conséquent, le concept de plage dynamique devient plus complexe et dépend si vous décrivez un périphérique de capture (tel qu'une caméra ou un scanner), un périphérique d'affichage (tel qu'un écran d'impression ou d'ordinateur) ou le sujet lui-même.

Tout comme pour la gestion des couleurs, chaque périphérique de la chaîne d'imagerie ci-dessus a sa propre plage dynamique. Dans les imprimés et les écrans d'ordinateur, rien ne peut devenir plus brillant que le papier blanc ou un pixel d'intensité maximale, respectivement. En fait, un autre dispositif non montré ci-dessus est nos yeux, qui ont également leur propre gamme dynamique. La traduction d'informations d'image entre des dispositifs peut donc affecter la façon dont cette image est reproduite. Le concept de plage dynamique est donc utile pour des comparaisons relatives entre la scène réelle, votre appareil photo et l'image sur votre écran ou dans l'impression finale.

L'intensité lumineuse peut être décrite en termes de lumière incidente et réfléchie; Contribuent tous deux à la dynamique d'une scène (voir le didacticiel «Mesure et exposition de la caméra»).

Les scènes à forte variation de réflectivité, telles que celles contenant des objets noirs en plus de fortes réflexions, peuvent en fait avoir une plus grande dynamique que les scènes avec de grandes variations de lumière incidente. La photographie dans les deux scénarios peut facilement dépasser la plage dynamique de votre appareil photo - en particulier si l'exposition n'est pas sur place.

Une mesure précise de l'intensité lumineuse, ou luminance, est donc critique lors de l'évaluation de la plage dynamique. Ici, nous utilisons le terme éclairement pour spécifier seulement la lumière incidente. L'éclairement et la luminance sont typiquement mesurés en candelas par mètre carré (cd / m2). Les valeurs approximatives pour les sources de lumière couramment rencontrées sont présentées ci-dessous.

Ici nous voyons la vaste variation possible pour la lumière incidente, puisque le diagramme ci-dessus est mis à l'échelle à des puissances de dix. Si une scène est irrégulièrement éclairée par le soleil direct et obstrué, cela peut grandement accroître la dynamique de la scène (comme le montre l'exemple du coucher du soleil du canyon avec une falaise partiellement éclairée).

Bien que le sens de la dynamique pour une scène du monde réel soit simplement le rapport entre les régions les plus claires et les plus sombres (taux de contraste), sa définition devient plus compliquée lorsque l'on décrit des appareils de mesure tels que des appareils photo numériques et des scanners. Rappel du tutoriel sur les capteurs d'appareil photo numérique que la lumière est mesurée à chaque pixel dans une cavité ou un puits (photosite). La taille de chaque photosite, en plus de la mesure de son contenu, détermine la plage dynamique d'une caméra numérique.

Les photosites peuvent être considérées comme des seaux qui contiennent des photons comme s'ils étaient de l'eau. Par conséquent, si le seau devient trop plein, il débordera. Une photosite qui déborde est dit être devenu saturé, et est donc incapable de discerner entre les photons entrants supplémentaires - définissant ainsi le niveau de blanc de la caméra. Pour une caméra idéale, son rapport de contraste serait donc juste le nombre de photons qu'il pourrait contenir dans chaque photosite, divisé par l'intensité lumineuse mesurée la plus sombre (un photon). Si chacun détenait 1000 photons, alors le rapport de contraste serait 1000: 1. Étant donné que les photosites de plus grande taille peuvent contenir une plus grande gamme de photons, la plage dynamique est généralement plus élevée pour les appareils reflex numériques que pour les appareils compacts (en raison de la plus grande taille des pixels).

Note technique: Dans certains appareils photo numériques, il existe un réglage ISO basse étendu qui produit moins de bruit, mais diminue également la plage dynamique. Cela est dû au fait que le paramètre sur-surexpose l'image par un entier f-stop, mais ensuite tronque les points forts - augmentant ainsi le signal lumineux. Un exemple de cela est beaucoup de caméras Canon, qui ont une vitesse ISO-50 en dessous de l'ordinaire ISO-100.

En réalité, les caméras consommateurs ne peuvent pas compter les photons individuels. La plage dynamique est donc limitée par le ton le plus sombre où la texture ne peut plus être discernée; Nous appelons cela le niveau de noir. Le niveau de noir est limité par la précision avec laquelle chaque photosite peut être mesurée, et est donc limité dans l'obscurité par le bruit d'image. Par conséquent, la plage dynamique augmente généralement pour des vitesses ISO inférieures et des caméras avec moins de bruit de mesure.

Note technique: Même si une photolite pouvait compter des photons individuels, elle serait encore limitée par le bruit des photons. Le bruit de photon est créé par la variation statistique dans l'arrivée des photons, et représente donc un minimum théorique pour le bruit. Le bruit total représente la somme du bruit de photon et du bruit de lecture.

Dans l'ensemble, la plage dynamique d'une caméra numérique peut donc être décrite comme le rapport de l'intensité lumineuse maximale mesurable (à la saturation des pixels), à l'intensité lumineuse minimale mesurable (au-dessus du bruit de lecture). Le plus utilisé pour mesurer la plage dynamique dans les appareils photo numériques est le f-stop, qui décrit la plage de lumière totale par des puissances de 2. Un rapport de contraste de 1024: 1 pourrait donc aussi être décrit comme ayant une dynamique de 10 f-stops (Depuis 210 = 1024). Selon l'application, chaque unité f-stop peut également être décrite comme une “zone” ou “eV”.

Voir Plage dynamique