luminance

La luminance est la mesure de la luminosité apparente d'une surface ou d'une source lumineuse vue sous un angle spécifique. Elle quantifie l'intensité lumineuse par unité de surface projetée, exprimée en candelas par mètre carré (cd/m²), en stilbs (sb) ou en apostilbs (asb). Contrairement à l'éclairement, qui mesure la lumière arrivant sur une surface, la luminance décrit la lumière quittant une surface et atteignant l'œil d'un observateur. Une enseigne au néon, un écran LED, un mur peint éclairé par le soleil et le soleil lui-même ont tous des valeurs de luminance mesurables.

La définition repose sur la « surface projetée » : la taille apparente de la surface vue depuis la direction d'observation. Une surface brillante vue de profil a une surface projetée négligeable et donc une luminance apparente très faible, même si la surface elle-même réfléchit les mêmes photons. C'est pourquoi un écran de cinéma reste lumineux lorsqu'il est vu de face, mais s'assombrit considérablement sous des angles extrêmes. La mesure exige toujours de spécifier la direction, faisant de la luminance une grandeur directionnelle, contrairement à l'éclairement, qui est omnidirectionnel.

Dans le travail pratique, la luminance est essentielle dans la technologie d'affichage, la photographie et la science de la vision. Les fabricants de moniteurs spécifient la luminance maximale (souvent de 300 à 500 cd/m² pour les écrans de bureau, jusqu'à 1500 cd/m² pour les écrans extérieurs à haute luminosité). La perception humaine s'adapte fortement aux niveaux de luminance : une surface de 100 cd/m² semble également lumineuse, que la scène environnante soit à 50 ou 200 cd/m², mais la valeur absolue détermine si l'éblouissement, l'inconfort ou les risques de visibilité se produisent. Cette adaptation explique pourquoi il existe des normes de luminance pour les phares : au-delà d'environ 1000 cd/m², les conducteurs venant en sens inverse subissent un éblouissement incapacitant.

Pièges courants et réalité de la mesure

La confusion entre luminance et éclairement est endémique. L'éclairement utilise les lux (lm/m²) ; la luminance utilise les candelas par mètre carré. Une surface soumise à un éclairement de 1000 lux pourrait avoir une luminance très différente selon sa réflectance : un mur blanc mat pourrait atteindre 300 cd/m², tandis qu'un mur noir brillant sous les mêmes 1000 lux pourrait ne mesurer que 30 cd/m². La mesure de la luminance nécessite un luminancemètre qui observe la surface sous un angle fixe, généralement dans un cône de vision étroit. Les luxmètres de smartphone mesurent l'éclairement, pas la luminance, et donnent des chiffres inutiles pour la conception d'écrans ou d'éclairages.

La luminance dépend également fortement de la finition de surface. Un réflecteur parfaitement diffus (Lambertien) maintient une luminance constante quel que soit l'angle de vision ; les matériaux réels s'écartent de cet idéal. Les surfaces spéculaires (semblables à un miroir) ne montrent de la luminance que dans la direction de la lumière réfléchie. La plupart des surfaces industrielles se situent entre ces extrêmes. Ce comportement directionnel est important pour l'éclairage d'inspection, où la luminance doit être mesurée à l'angle de vision réel utilisé par les inspecteurs humains ou les systèmes d'imagerie.