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D.Min
MESURES
SENSITOMÉTRIE
CONTRÔLE QUALITÉ
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DENSITOMÉTRIE
COURS E.FAŸS

Comment REPRODUIRE
CORRECTEMENT les VALEURS ?
On appelle « valeurs » les nuances de gris que l’oeil peut différencier
dans une image photographique.
Nous voulons la restitution de ces valeurs, le moyen objectif d’y parvenir
est de prendre des mesures physiques (sensitométrie, densitométrie).
• reproduction des valeurs objectives : trouver un lien entre la caractéris-
tique (courbe caractéristique) de la scène originale et de la reproduction,
en comparant l’échelle des valeurs dans des unités mesurables.
LA SENSITOMÈTRIE
La sensitomètrie est l’ensemble des lois déterminant l’action de la lumière sur les surfaces
sensibles et le noircissement qui en résulte.
ou encore : Ensemble des techniques de mesure permettant d’étudier l’action de la lumière
sur une couche photographique.
La courbe sensitomètrique d’une émulsion photographique, par exemple, s’établit à partir
de densités mesurées sur une succession d’expositions progressives réalisées par une sour-
ce lumineuse définie. Comme chaque type de surface photosensible “répond” inégale-
ment aux différentes longueurs d’ondes des rayonnements reçus, une série de courbes de
sensitométrie permet de définir, pour chaque émulsion, la meilleure adéquation émulsion/
source lumineuse. Ainsi on pourra choisir en fonction du contraste recherché, de la durée
de pose acceptable, de la nature de la source lumineuse exploitable.
Lorsque Nicéphore Nièpce inventa la photographie en 1822 (Châlons-sur-Saône), il ne se
doutait pas qu’allait découler de cette invention une technique appelée sensitométrie.
Nièpce, Daguerre, Lumière... et tant d’autres travaillèrent sans se douter que la Photogra-
phie deviendrait aussi populaire... Il fallut rendre publique l’invention.
Celle-ci se trouvant dès lors sur le marché, il fallait vendre de l’émulsion aux particuliers. Il a
fallu inventer également les caractéristiques des émulsions vendues.
Les scientifiques de l’époque se mirent à la tâche et ... inventèrent la sensitométrie!
La courbe caractéristique d’une émulsion :
Cette «courbe» représente la «réponse» de l’émulsion analysée
suite à une exposition bien précise.
1) On fait subir à une émulsion une série de luminations connues
(à travers une gamme de gris étalonnée).
2) On mesure les noircissements qui en résultent.
3) On établit la courbe D, en portant :
en abscisse,
le logarihme de la lumination relative.
en ordonnée,
la densité qui est le logarithme décimal de l’opacité.
y
x
Densité - opacité
A
B
CD
2

Analyse de la courbe caractéristique :
Sa forme :
Elle a en général la forme d’un S étiré.
Elle se compose de 3 parties distinctes :
AB : le pied ou talon
BC : la partie rectiligne
CD : l’épaule
La courbe ne démarre pas sur une valeur nulle car, même non exposé, un film n’est pas entièrement
transparent mais présente une légère densité ; c’est le voile de base de l’émulsion. Ensuite, pour les
plus faibles luminations, la densité ne progresse pas et demeure identique à celle du voile de base.
Ce n’est qu’à partir d’un certain niveau de lumination que les halogénures d’argent vont pouvoir être
insolé. Ce point caractérise le seuil de sensibilité de l’émulsion. Plus elle est sensible et plus rapide-
ment décollera la courbe. Ensuite la courbe progresse lentement. C’est le pied de la courbe dont
les caractéristiques permettent de juger comment un film réagira dans les basses lumières. Puis la
courbe progresse de façon linéaire, la proportionnalité des densités aux luminations est ici respectée.
Cette zone correspondra aux valeurs moyennes de l’image. Arrivée dans les hautes lumières, la
courbe à tendance à se tasser (épaule de courbe), puis à ne plus progresser malgré les luminations
reçues. Tous les halogénures d’argent étant insolés, la densité du négatif ne peut augmenter.
pentes courbes emulsions
La partie rectiligne est de loin la plus importante, car elle représente un accroissement
des densités qui est toujours proportionnel à l’accroissement de la lumination :
c’est dans cette partie que l’on va chercher le temps de pose, le bon temps d’exposi-
tion.
le pied représente une zone de sous-exposition.
l’épaule représente une zone de sur-exposition.
La pente de la courbe informe sur le contraste de l’émulsion. Si celle ci progresse lentement, nous
sommes en présence d’une émulsion de contraste moyen ; les écarts de luminance seront traduits sur le
film par de faible variation de densité. Par contre, une émulsion de ce type sera capable de restituer
une gamme de valeurs très riche entre les basses et les hautes lumières. A l’inverse, une émulsion dont
la courbe de densité grimpe rapidement présentera un fort contraste. La gamme des valeurs restituée
en sera restreinte d’autant.
La gradation :
Chaques sortes de films est fabriquées suivant une gradation qui traduit les 2 valeurs extrê-
mes de l’image avec des contrastes différents, mais surtout des valeurs intermédiaires d’une
façon plus ou moins dure. L’ensemble de tous les gradients de la courbe caractéristisque
forme la gradation de l’émulsion.
3
y
x
Densité - opacité
A
B
CD
4–
3,5–
3–
2,5–
2–
1,5–
1–
0,5–
0–

Une simple lecture de la courbe nous renseigne sur le contraste général de l’émulsion.
On trouve successivement des émulsions dures, normales et douces.
Les plus élevées sont celles des films lith -extra dures.
1) émulsion “lith”, dure, valeur en tout ou rien sans transition :
le film devient noir ou blanc.
2) Émulsion normale, elle donne un peu plus de latitude,
on va pouvoir jouer sur les temps de pose de révélation.
3) Émulsion demi-tons, douce, ex : pour film panchromatique.
La courbe caractéristique nous informe sur différents paramètres propres à l’émulsion.
LE GAMMA γ :
C’est la pente de la partie rectiligne de la courbe caractéristique.
Le gamma est le facteur de contraste pour toutes les luminations qui correspondent
à la partie rectiligne de la courbe.
LE GRADIENT :
C’est le facteur de contraste propre à chaque point de la courbe dans les parties non
rectilignes.
LE GRADIENT MOYEN :
C’est la pente de la droite AB qui relie deux points d’une courbe. Le gradient moyen d’un
segment représente la moyenne de tous les GRADIENTS de ce segment.
Chaque film posséde une courbe de gradation
(dans chaque boîte, on doit trouver sa courbe de gradation).
Le développement a une grande influence sur le contraste selon le type de révélateur, sa
température, sa concentration et selon la durée du développement.
On peut obtenir des résultats très dissemblables en modulant ces différents paramètres.
Courbe de noircissement ou courbe caractéristique
Résumons-nous,
On distingue 4 zones :
Zone A : Densité de voile.
Même sans éclairement, la pellicule au développement n’est pas complètement trans-
parente. Dans cette zone, il y a sous exposition.
Zone B : L’éclairement atteint le seuil énergétique d’exposition, le film commen-
ce à réagir mais il y toujours sous-exposition.
Zone C : C’est la zone où l’exposition est normale.
Le coefficient de cette droite définit le facteur γ de contraste.
Zone D : Le film sature, il ne fait plus de distinction de contraste.
Il y a surexposition.
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Test gamma de moniteur
Exemple : Pour savoir si votre moniteur est
correctement réglé, et peut afficher correcte-
ment les ombres les plus détaillées, ajustez plus
précisément la lumière et le contraste du moni-
teur en utilisant l’image test de droite afin que la
moitié gauche soit à la limite de la disparition
dans le fond noir. Lors des changements de lumi-
nosité ambiante, vous ne devriez ajuster que la
luminosité du moniteur, sans avoir à toucher au
contraste ni aux réglages gamma de votre carte
graphique.
Un tube cathodique (ou CRT, cathode ray tube), convertit un signal
vidéo en lumière de façon non linéaire, car le canon d’électrons qu’il
contient est un dispositif à réponse non linéaire.
L’intensité de lumière est liée à la tension source
D’autres dispositifs d’afchage ont des valeurs différentes de gamma :
par exemple, l’affichage d’une Game Boy a un gamma élevé entre 3 et 4 dépendant des condi-
tions de luminosité ambiante.
Dans les affichages à cristaux liquides (LCD) tels que les panneaux d’affichage des ordinateurs
portables, la relation entre le signal de tension et l’intensité est fortement non linéai-
re et ne peut pas être décrite par une simple valeur gamma alors que les écrans à
plasma permettent un transfert linéaire.
L’échelle gamma de droite propose des valeurs théoriques normalisées
comme le gamma 2,2 correspondant à un écran PC
et 1.8 au gamma MacIntosh.
Le
sRGB utilise une puissance de 2,4
Un tube cathodique couleur reçoit trois signaux vidéo (rouge, vert et bleu) et en
général chaque couleur a sa propre valeur de gamma, notée
γ R, γ V ou γ B. Ce-
pendant, dans les affichages les plus simples, une seule valeur de
γ est utilisée et
ajustable pour chacune des trois couleurs composantes.
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1.1 Introduction
The diagram shows tone reproduction curves for one channel of a CRT monitor. The video
input x is normalized for 0...1 for any channel R,G,B=0...255. The luminance output y(x) is
normalized for 0...1. We assign 0 to black and 1 to the brightest available value.
A typical CRT monitor delivers the not-normalized luminance L(x)=K(b+cx)G,according to [2],
but somewhat simplified. The input offset b represents the brightness. c means contrast.
The function can be written normalized by y(x)=(b+cx)G/(b+c)G.
For generic uncalibrated monitors we have about G=2.5. This is the red curve for b=0.
The green curve shows the desired tone reproduction curve y(x)=x2.2.
The maximal luminance is typically Lm=100 cd /m2. The minimal luminance Lo is not zero but
about 0.5 cd/m2, here 0.35 cd/m2.
b is calculated by y(0)=yo= Lo/Lm=bG/(b+c)G, which delivers b =c /(yo-1/G - 1).
The blue curve is valid for yo=0.0035 and c=1. The effective Gamma is near to 2.2.
Common test patterns with black/white stripes and a gray square, valid for L=0.5, would
indicate indeed Gamma=2.2. Test patterns with several levels as in [4] would indicate the
increased luminance at the dark end.
Obviously, the effective tone reproduction curve is much affected by the black level settings.
Once the monitor is adjusted like here, then a further calibration by graphics card look-up
tables (LUTs) does not require strong corrections.
0.0 0.5 1.0Video Input
0.0
0.5
1.0
Luminance Output
yo 0.0035
b 0.1162
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