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luminosité, gain, ce qu'il faut savoir...

Vous vous sentez perdu(e) pour choisir votre toile de projection ? Ce petit guide pourra peut-être vous aider...


Pour commencer, qu’est-ce que la luminosité ? On sait depuis les expériences de Young au début du dix-neuvième siècle que la lumière est à la fois onde et particules. Elle peut donc être quantifiée. Un flux lumineux, ce sont des photons (des particules sans masse) dont on peut évaluer la quantité. L’unité généralement utilisée est le lumen. Plus la valeur en lumen est élevée, et plus le

flux lumineux sera important, donc visible.


De quelle luminosité avez-vous besoin pour votre projecteur ?


Tout dépend de l’environnement. Dans un noir absolu, un flux extrêmement faible peut être bien visible : c’est pour cela qu’on peut voir les étoiles à des milliards d’années lumières. Sans aller aussi loin, on peut dire que dans une salle obscure (qu’on appelle salle dédiée), il n’est pas nécessaire de disposer d’une puissance lumineuse élevée. Beaucoup de projecteurs dédiés au home cinéma offrent moins de 2000 lumens sans que cela soit un problème. Par contre, dès qu’on veut projeter dans une lumière ambiante, le problème change de nature. Un rayon de soleil sans aucun filtre (nuage, rideau, etc...) atteint 100 000 lumens ! Aucun projecteur ne peut lutter. Bien sûr on ne va jamais poser son écran en plein soleil, mais même un jour gris et sans une exposition direct, le flux lumineux susceptible de perturber la projection peut facilement dépasser les 10 000 lumens. Il ne faut pas s’étonner alors qu’un flux de 2 000 lumens issu d’un projecteur ait du mal à se faire voir au milieu de 10 000 lumens de lumière ambiante.


Est-il vrai que la calibration fait perdre de la lumière ?


Oui. Un projecteur, qu’il soit DLP ou LCD, lampe laser ou pas, produit des couleurs en combinant du rouge, du vert et du bleu, le fameux RVB. La calibration consiste à équilibrer les trois composantes pour obtenir un rendu des couleurs parfait (on utilise en général des mires repères pour comparer le rendu du projecteur à une référence optimale). Equilibrer, cela veut dire en fait réduire plus ou moins les composantes RVB jusqu’à trouver le compromis parfait. Pourquoi réduire ? Tout simplement parce qu’on ne sait pas faire autre chose. Comment voudriez-vous augmenter le flux issu de la lampe sans toucher au voltage (ce qu’elle apprécierait peu) ? Donc oui, pour équilibrer les composantes, il faut réduire celles qui seraient trop importantes, puisqu’on ne peut pas augmenter celles qui seraient trop faibles. Conclusion : une calibration équivaut toujours à une réduction du flux lumineux. Certains annoncent jusque 40%. Ce n’est pas systématique, mais on atteint facilement 15 à 20% alors, dans des cas extrêmes, pourquoi pas 40% ? Mais c'est vraiment le cas extrême...


Et la distance de projection ?


Là encore, tout dépend de l’environnement. Dans une pièce de vie avec plusieurs baies vitrées, c’est clair, plus on s’éloigne, et plus le flux lumineux du projecteur doit traverser de flux de lumière naturelle (encore une fois, à 10, 15, voire 20 000 lumens) Donc la lumière du projecteur se dilue dans la lumière ambiante. Ce n’est pas la distance qui fait perdre de la lumière, c’est l’abondance de lumière parasite. Ce qui veut dire que dans une pièce dédiée - donc noire - la distance n’a strictement aucune importance. La lumière parcourt 300,000 km par seconde, elle n’a rien à faire des 5 ou 6m de votre salle obscure !


A présent, parlons écran...


Qu’est-ce qu’une toile technique (ou ALR pour ambiant light rejecting) ?


Une toile technique est une toile de projection structurée pour permettre de renvoyer la lumière latérale vers le côté, et la lumière axiale (celle du projecteur) vers le centre. C’est aussi simple que cela (à dire, car à faire, ça l'est beaucoup moins). Il existe différentes solutions; la toile Radiance de Screenline est monocouche, elle utilise des microparticules métalliques pour obtenir l’effet ALR, alors que les autres toiles de marques différentes sont multicouches, c’est à dire que c’est la superposition de différentes couches superposées qui génère l’effet ALR. C’est pour cela que Radiance est bien moins chère, on le comprend aisément.


Là où l’affaire se complique, c’est que les toiles techniques présentent d’autres caractéristiques induites, plus ou moins désirables.

La première, la moins souhaitée, est que jusqu’à présent, toutes les toiles ALR sont grises, pour des nécessités techniques. Petit rappel sur la couleur : le blanc est la non-absorption de la lumière (luminosité 100%); le noir est la totale absorption de la lumière (luminosité 0%), et entre les deux... il y a au moins cinquante nuances de gris ! Une toile grise est donc une toile qui absorbe une certaine quantité de lumière sans la réfléchir. en général, les toiles ALR absorbent de l’ordre de 40 à 45% de la lumière; plus elle est foncée, plus l’absorption est élevée. C’est une caractéristique physique de la lumière, personne ne peut rien y changer.

Par contre, deuxième caractéristique induite, la structure grise de la toile favorise le niveau de contraste, c’est à dire la séparation des noirs. Toute toile grise procure cet effet, ALR ou pas. Il faut avouer qu’une fois qu’on y a goûté, sauf si vraiment on aime les couleurs flashy, on ne peut plus s’en passer. En particulier, la toile grise amortit ce que j’appelle «l’effet spot». Prenez un concert ordinaire. A un moment ou un autre, forcément, la caméra va prendre un spot plein axe. Sur une toile blanche, cela va créer un halo surbrillant, et franchement, à ce moment, on ne sait plus dire quelle est la couleur du spot. Ce n’est pas très agréable. Mais avec une toile grise, l’effet est très atténué. Non seulement on ne prend plus un flash dans les yeux, mais on peut maintenant retrouver la couleur du spot. Selon nos statistiques, 95% au moins des visiteurs de notre salle préfèrent la toile grise.

Troisième effet induit : à présent que les lampes laser deviennent de plus en plus la norme, on découvre que le laser, comme les LED des écrans plats, a tendance à renforcer l’effet bleuté de l’image. Cet effet est bien réduit pas la toile grise. C’est un élément de confort à ne pas négliger.


Mais alors, est-ce que le gain permet de compenser la perte lumineuse ?


Oui et non, selon la façon dont on regarde (au sens propre et au figuré !). Le gain n’est pas une mesure de la luminosité mais une mesure de la répartition de la lumière réfléchie par l'écran. Parce que, disons le tout de suite, si une toile était capable d’ajouter de la lumière, son inventeur pourrait demander le prix Nobel de physique ! Mais c'est comme l'électricité sans fil... ça n'est pas près d'arriver. Non, aucune toile ne peut ajouter de la lumière, elle ne peut qu’en absorber. Le moins possible et moins qu’un mur peint. Mais toujours un peu. Redisons-le : la seule chose qui détermine la luminosité globale d’une toile, c’est sa couleur (peut-être un peu sa texture; une toile tissée est toujours moins lumineuse qu’une toile PVC, mais c'est surtout parce qu'elle est moins blanche). La valeur de gain que les fabricants indiquent est la valeur du flux dans l’axe de réflexion, ce n’est pas du tout la valeur globale !!! Et pour rendre les courbes plus attractives, ils évitent d’utiliser une échelle linéaire, donnant l’impression d’une plus grande plage de forte luminosité. Prenons par exemple la courbe ci-dessous (source AV Stumpfl) d’une toile à gain élevé.



Comme vous le voyez, l’échelle est loin d’être linéaire. Parce que si on revient à une échelle linéaire, cela donnerait ceci :



Et là, on se fait peur, parce qu’on réalise que plus on met de lumière au centre, ... et moins on en met sur les côtés, et ça diminue très vite. On pouvait s’en douter, puisqu’on vous dit qu’aucune toile ne peut créer de la lumière ! Ceci dit, les toiles à gain élevé étaient à l’origine des toiles dites «retro» (pour projection par l’arrière), utilisée le plus souvent sur des scènes. Le public étant à une distance importante, l’angle de vision est assez réduit. Du coup, le choix d’un maximum de lumière au centre est un choix cohérent, si on arrive à éviter le halo "hot spot" (surbrillance au centre). Mais qu’en est-il d’une toile cinéma de 3,60m avec recul de 5m ? Eh bien ce n’est plus du tout la même histoire.


Reprenons au début, avec un projecteur de 3000 lumens sur un écran de 3m - juste pour l’exemple. Si la toile est très blanche et non traitée, elle va réfléchir les 3000 lumens de façon homogène sur toute sa surface.



Ce premier schéma permet de réaliser que si les 3000 lumens sont concentrés en presque un point à la sortie du projecteur (l'objectif), le spectateur assis au centre ne va en récupérer qu’une petite partie, et c’est heureux, parce que si vous essayez (et je ne vous le conseille vraiment pas) de coller votre oeil contre l’objectif du projecteur, il est à craindre que votre rétine ne le supporte pas très longtemps. Alors avec une toile ALR à 60% de luminosité, un projecteur calibré à 66% de luminosité, la toile renvoie globalement 1200 lumens, et là où vous êtes assis, vous en captez... moins de 100, le reste étant diffusé dans la pièce; il faut bien que vos voisins aussi puissent voir un peu, et malheureusement, on sait bien que les murs et le plafond en prennent aussi leur part.


Alors, à quoi sert le gain ?


ou plutôt, à quoi sert un gain élevé dans l'axe de projection ? On l’a dit, la courbe de gain donne la répartition de la lumière réfléchie dans l'espace de la pièce. Seulement, attention, jusqu’ici, on a parlé de «lumière» comme s’il s’agissait d’une matière homogène, indistincte; mais pas du tout. La lumière porte les images, elle n’est donc pas du tout la même sur toute la surface. Pour rendre compte du phénomène global, il faudrait ressortir les bonnes vieilles équations intégrales du second degré, mais je dois avouer que mes cours de maths sup. sont loin, alors je vais simplifier, en raisonnant sur trois zones dans lesquelles se situent chacune un «bonhomme». Disons le bandit à gauche, la belle héroïne au centre, et le gentil cow-boy à droite. Le schéma (simplifié) devient :



l’ensemble de l’image ne revient pas parfaitement dans l’axe, mais ça n’a pas d’importance, puisque la toile est neutre (gain 1.0), donc le retour est homogène de part et d'autre de l'axe. Mais que devient le schéma avec une toile grise de 0.6 de luminosité et un gain de 1,2 par exemple ?



J’ai tiré les axes vers un spectateur au centre, et un autre décalé d’un siège à gauche. Au centre, pas de gros problème, mais à gauche, on voit bien que l’on perd un peu du bon, pas mal de la belle et beaucoup du truand. C’est ainsi, on n’y peut rien. C’est pour cela que la meilleure solution, c’est bien une courbe aussi plate que possible.J’ai tiré les axes vers un spectateur au centre, et un autre décalé d’un siège à gauche. Au centre, pas de gros problème, mais à gauche, on voit bien que l’on perd un peu du bon, pas mal de la belle et beaucoup du truand. C’est ainsi, on n’y peut rien. C’est pour cela que la meilleure solution, c’est bien une courbe aussi plate que possible.


Conclusion : gain élevé ou pas ?


Redisons-le : toutes ces toiles ont une luminosité assez voisine de l’ordre de 60%, c'est à dire qu'elles n’ont que 60% de la lumière reçue à offrir aux spectateurs, de par leur couleur grise. Concentrer cette lumière dans une zone réduite, outre les risques de halo, effet paillette, ou autres distorsions, a des effets très pervers. Il faut donc choisir ce que l'on aime : le cinéma, ... ou le marketing. Il est évidemment flatteur d'annoncer des chiffres de gain mirobolants, en taisant les conséquences. Après, si vous pensez réellement qu’une toile peut multiplier la luminosité par 2 ou 3, et que rien ne peut vous faire changer d’avis, alors cet article ne le fera pas non plus.


En 2021, Screenline présentait à l'ISE (le salon annuel de l'audiovisuel) une toile Radiance 1.5; réaliser une telle toile ne relève pas d'un exploit particulier. La marque italienne a eu le courage de ne pas l'exploiter et de renoncer aux chiffres ronflants. Aujourd'hui, elle offre donc deux toiles ALR : Radiance 0.6 avec une courbe de gain extrêmement plate, sans aucune distorsion, et Radiance 0.8 qui force un peu au centre et donc donne moins sur les côtés. La 0.6 offre et offrira toujours l’image la plus homogène, puisque proche de la réflexion «native» de la toile. Situé au centre de la salle, le spectateur trouvera la toile 0.8 peut-être un peu plus lumineuse, mais ses voisins devront subir un dégradé qui sans être excessif reste quand même un dégradé. Le paradoxe est que cela donne l'impression d'une toile un peu plus lumineuse, mais que les couleurs paraissent plus claires sur la 0.6. D'ailleurs au jeu du «qui aime quoi», le spectateur naïf (au sens : pas averti de quelle toile est 0.6 ou 0.8) choisit presque toujours la 0.6 dans notre salle de projection. C'est un signe. Mais c'est une réalité difficile à admettre, tellement on nous a fait croire que le gain était une expression de la luminosité. Alors si vraiment un gain plus élevé vous rassure, fuyez quand même absolument les gains excessifs, synonymes de distorsion excessive. Un gain de 0.8, c'est déjà 33% de distorsion !


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