La lumière est à la base de toute vision, c'est elle qui (se) réfléchit, module, sculpte, met en valeur ou cache… C'est elle aussi qui contient les couleurs et les formes, les objets se contentent de les réfléchir ou de les absorber. Nous verrons aussi que la caméra, n'est pas que l'œil du réalisateur au sens figuré, technologiquement aussi, elle est très proche du fonctionnement de l'œil… Donc, commençons par les bases !

Composition de la lumière
La lumière est un rayonnement électromagnétique visible par l'œil humain, qui se se propage en ligne droite dans le vide de l’espace à la vitesse de 300 000 km/s. Mais sur terre dès qu'elle rencontre une surface ou un objet elle se diffuse ou se réfléchit. La lumière du soleil permet bien sûr de voir mais est aussi la première source de chaleur et d'énergie des écosystèmes terrestres, via la photosynthèse.
La démonstration de la composition de la lumière fut proposée par Isaac Newton en 1666. En recréant le phénomène de l’arc-en-ciel avec un faisceau de lumière du soleil traversant un prisme de verre, on voit se décomposer, les trois faisceaux de couleurs, rouge, vert et bleu, (et intermédiaires). En 1900, Max Planck énonce la théorie du corps noir (objet virtuel dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température), puis Albert Einstein en 1905 expliquera que la lumière a un comportement de quanta d'énergie et que sa vitesse de déplacement est celle maximale permise à un objet matériel, par la théorie de la relativité.

Principe de la synthèse additive
Toutes les couleurs du spectre visible peuvent être reproduites par l’addition des trois couleurs primaires que sont le Rouge, le Vert et le Bleu (RVB). Le mélange de ses 3 couleurs permet donc, d'obtenir toutes les couleurs visibles avec toutes les nuances et intensités possibles. C'est rigoureusement le même principe de trichromie qui régie la reproduction des couleurs en numérique et en vidéo, des écrans télé ou autre. Dans le cas de la synthèse additive les couleurs résultent d’un mélange de lumière :
Vert + Bleu = Cyan
Rouge + Bleu = Magenta
Rouge + Vert = Jaune

Caractéristiques de la lumière
1 L'intensité : C'est la quantité de lumière, il y en a plus en plein soleil, qu'éclairé à la bougie… pour le cinéma il en faut beaucoup. L'unité d'intensité lumineuse est la candela qui correspond à l'éclairement émit par une bougie standard. L'unité de flux lumineux, est le lumen (=candela.stéradian). Une ampoule électrique à incandescence de 75 watts produit environ 1500 lumens. On la mesure à l'aide d'un posemètre (cellule).

 2 Le contraste : écart de luminosité entre les hautes et les basses lumières. Dur avec de fortes ombres (soleil d'été à midi avec ciel dégagé, spot direct…) ou doux et diffus (levé du jour, ciel couvert, éclairage indirect avec réflecteurs…). Techniquement, le contraste peut se mesurer au posemètre (zone system) mais pour la prise de vue, l'expérience est le meilleur juge…

 2 La température de couleur, plus ou moins « chaude » (jaunâtre) ou « froide » (bleutée). Ce mesure à l'aide d'un thermocolorimètre en degrés Kelvin (spectre lumineux émit par un corps noir chauffé à différentes températures). Comme il n'existe que 2 types de film argentique : lumière du jour (daylight) étalonné pour 5600° K, et lumière artificielle (tungstène) à 3200°K, il est parfois nécessaire, d'utiliser des filtres correcteurs pour les adapter à certaines sources :
 – 1500°K : bougie, lampe à l'huile
 – 2800°K : ampoule domestique 75W
 – 3000°K : lcoucher de soleil
 – 5600°K : lumière du jour moyenne / flash
 – 7500°K : ciel brumeux

Principe de fonctionement :
La fonction de l'oeil est de recevoir et de transformer les vibrations électromagnétiques de la lumière en un influx nerveux qui est transmis au cerveau. II est composé principalement de :

La cornée, dioptre sphérique d’entrée séparant l’air du milieu interne.
L’iris, (arc-en-ciel en grec) diaphragme contrôlant la quantité de lumière incidente sur le cristallin, en faisant varier l'ouverture de la pupille (entre 2,5 et 7 mm).
Le cristallin, lentille biconvexe dont la courbure et l’indice sont modifiés par action des muscles ciliaires
La rétine, surface sensible à la lumière grâce à ses photorécepteurs, les cônes et les bâtonnets, permettant la perception des couleurs et sur laquelle se forme l’image.
Le nerf optique, nerf permettant la transmission des signaux de l’œil
au cerveau.

Cette fabuleuse faculté d'adaptation de l'œil à la lumière n'est hélas, que très partiellement partagée par les caméras et les surfaces sensibles. Si l'objectif possède bien un diaphragme capable de moduler la lumière, il est assez limité dans son champ d'action et la surface sensible, elle, n'est pas capable d'amplifier le signal qu'elle reçoit. Filmer en intérieur, en lumière ambiante, ou passer brusquement d'un éclairage à l'autre, reste encore un problème.

Si l'image physique formée sur la rétine, est transmise au cerveau sous forme de messages codés, c'est le cerveau qui analyse ces signaux et nous donne une « interprétation » de l'objet regardé.

Cette interprétation peut parfois être ambiguë. Ces « erreurs » d'interprétation sont, ce que l'on nomme, des illusions d'optique… Celle qui nous intéresse le plus pour le cinéma est la persistance rétinienne : Lorsque nous regardons un objet, son image se forme sur la rétine et met une fraction de seconde à disparaître.
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