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Etude sur la lumière

Note : avant de commencer cet article, sachez que ce qui suit est très fortement inspiré (voire, à certains endroits, tout simplement traduit) d’un excellent tutoriel de Richard Yot. Ce dernier est bien plus complet que le mien, car je ne fais qu’en dégager quelques points importants et ajoute des informations complémentaires.

 

La lumière est un phénomène auquel on prête à tort peu d’attention, peut-être par la force de l’habitude. Et pourtant, c’est cet élément qui va déterminer si une création est ou non réaliste, cohérente et belle. Je vous propose donc aujourd’hui d’étudier quelques-unes de ses caractéristiques importantes, qui permettent d’éviter les incohérences grossières.

Si cet article se comprend plus facilement pour des graphistes 3D (qui connaissent déjà les notions de réflexion indirecte ou de sources lumineuses), il est néanmoins accessible à ceux d’entre vous qui n’utilisent pas de tels logiciels.

 

 

I/ Les bases

 

 

schema1 Etude sur la lumière

 

 

Une situation classique d’éclairage est la suivante : la lumière du soleil éclaire un objet (ici, une boule), posé sur un plan. Mais il ne s’agit pas de la seule source lumineuse : le ciel, ainsi que la lumière qui rebondit sur le plan pour atteindre la boule, éclairent aussi l’objet.

 

Ces trois sources jouent des rôles très différents : tandis que la lumière du soleil est intense et projette une ombre, le ciel -qui est une source étendue- n’en projette pas. Retenez que plus la source est grande, plus les ombres sont diffuses. C’est la lumière du ciel, ainsi que les réflexions indirectes, qui permettent d’éclairer la face non exposée de la boule.

 tout2 Etude sur la lumière

 

Notez que bien que l’objet soit blanc, sa couleur finale est affectée par son environnement : jaune du coté du soleil (éclairage direct), bleu à l’ombre (éclairage direct du ciel et éclairage indirect de la lumière du ciel qui rebondit sur le plan). L’ombre est également bleue -et non noire-, du fait de la teinte du ciel.

 

La couleur bleue du ciel est due à l’atmosphère terrestre. La lumière du soleil, qui est blanche, est formée de l’ensemble des couleurs du spectre visible. En rencontrant l’atmosphère, la lumière se disperse de manière particulière (c’est la diffusion de Rayleigh) : les plus courtes longueurs d’onde (bleu et violet) sont les plus diffusées par les molécules de l’atmosphère. Il en résulte la couleur du ciel durant la journée.

 

Lors d’un coucher de soleil, les rayons doivent traverser une plus grande épaisseur d’atmosphère. La lumière bleue est donc davantage diffusée et dispersée, tandis que les courtes longueurs d’onde (rouge et orange) ne sont presque pas affectées et prennent alors le dessus. 

 

Notez que la pollution de l’atmosphère joue beaucoup sur la couleur du ciel : les poussières présentes dans l’air réfléchissent la lumière (jaune) du soleil, et contribuent à atténuer la teinte bleue originelle.

 

 

Si maintenant on ne s’intéresse qu’à la partie de la boule qui se trouve à l’ombre, on remarque que la teinte n’est pas uniforme : les zones proches du sol, donc de la source lumineuse, sont plus éclairées que celles du Terminator qui se trouve à cheval entre l’éclairage du sol et du soleil.

 

Il est donc important de comprendre qu’en extérieur, la lumière solaire n’est jamais la seule source lumineuse (sinon il ferait nuit dans certaines ruelles abritées). Le ciel participe également à éclairer les zones d’ombres, et les colore en bleu.

 

 

 

II/ Réflexion et radiance

 

Lorsque la lumière arrive sur une surface, cette dernière l’absorbe ou la réfléchit plus ou moins. Comme vous le savez sans doute, les objets noirs absorbent la lumière tandis que les blancs la réfléchissent.

On peut préciser ce phénomène  : si vous voyez un objet rouge, c’est parce qu’il a absorbé les couleurs bleu et vert et a réfléchi le rouge vers votre oeil. Mais votre oeil n’est pas le seul récepteur de cette lumière : il en va de même avec tous les objets environnants, qui vont donc se teinter de rouge (plus ou moins selon leur distance à la source).

On appelle ce phénomène la radiance.

 

01 radiance Etude sur la lumière

 

 

 

III/ Quelques éclairages particuliers : high key, low key, et comment bien orienter sa lumière

 

 

01 high key Etude sur la lumière

 

L’idée de l’éclairage High Key est de saturer de lumière un modèle afin que le blanc y prédomine. Des paysages de neige, ou brumeux, sont des exemples naturels d’éclairage High Key. Ils comportent en général peu de détails.

 

 

01 low key Etude sur la lumière

 

A l’inverse, l’éclairage Low Key  utilise peu de lumière, mais la concentre à certains endroits. Cela donne des images très contrastées.

Typiquement, les photographies de nuit sont en Low Key.

 

 

Un dernier paramètre sur lequel on peut facilement jouer pour créer des effets de lumière est la direction de celle ci.

 

01 back lighting Etude sur la lumière

 

01 back lit grass Etude sur la lumière

 

Le contre-jour  crée de forts contrastes entre les contours des objets et leur face non exposée à la lumière. Cet éclairage est donc assez difficile à gérer puisqu’il déséquilibre facilement une composition. Néanmoins, avec des sources de lumière étendues (comme le soleil) et placées en hauteur, vous pouvez trouver un compromis entre contraste et intensité lumineuse.

 

01bottom lighting Etude sur la lumière

 

01 bottom lit bubbles Etude sur la lumière

 

Il est rare qu’on le rencontre dans la nature, mais l’éclairage par en dessous peut donner aux images un coté étrange et inhabituel qui peut être intéressant. Il nous fait voir sous un autre jour les objets du quotidien, et vous pouvez vous en servir pour donner un côté terrifiant à une scène banale.

 

 

 

Voici donc pour ce court tutoriel sur la lumière. Par souci de concision, je n’ai pas tout abordé. Je vous renvoie vers le site de Richard Yot si vous souhaitez en savoir plus, car il développe en profondeur un point que je n’ai pas traité pas ici : l’éclairage d’intérieur et d’extérieur (si vous faites de la photographie ou de la 3D, cela peut vous être extrêmement utile).

A propos de l'auteur : Kenji

  • Etudiant en école d'ingénieur (Supélec)
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3 commentaires on “Etude sur la lumière”

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