Il est possible de modifier la sensibilité d'un capteur entre de très larges limites en jouant sur le temp de pose, l'ouverture du diaphragme, la sensibilité du capteur et l'utilisation de filtres gris (ND). On peut photographier par grand soleil, mais aussi quand la scène n'est éclairée que par la lune. Mais les niveaux sont limités sur une photo individuelle: si le contraste de la scène est trop important, les tons clairs produisent un débordement de capacité du capteur (on ne voit que du blanc) et les ombres sont noyées dans le bruit de fond.

Les photographes utilisent l'indice de lumination pour indiquer l'éclairage d'une scène. On utilise aussi souvent le terme Exposure Value EV. Cette échelle est comparable à l'échelle des décibels du technicien audio. Dans les deux cas, nous avons affaire à une échelle non-linéaire: nos oreilles et nos yeux ne fonctionnent pas de façon linéaire. Seul le capteur photographique produit un signal linéaire (signal électrique proportionel à l'intensité lumineuse). Cette échelle linéaire va poser un problème que nous résoudrons avec une courbe de tranfert spécifique.

Tout comme le dB (décibel), l'indice de lumination a un niveau zéro arbitraire:

• 0 EV = temps de pose 1 seconde, ouverture ƒ/1, valeur ISO 100 (correspond à 2.5 lux)
• 0 dB = seuil de l'accuité auditive chez les humains (correspond à 10 pW [pico watt])

Valeurs relatives

Il est souvent fait usage de valeurs relatives, sans qu'on s'en rende compte, par exemple l'échelle des VU-mètres: 0 dB = niveau maximal d'un enregistrement audio. Le terme VU provient de “Volume Unit”, une échelle totalement arbitraire. Le niveau de 0 EV relatif correspond à l'éclairage moyen d'une photo (zone system).

La valeur EV peut ainsi avoir une signification différente seleon le contexte:

• une valeur absolue (11.5EV, mesurée par le posemètre)
• une valeur relative (+1EV: sur-exposer une photo)
• une plage dynamique

L'illumination minimale est limitée par le bruit de fond. Une illumination trop faible disparait dans le bruit de fond.	L'illumination maximale est limitée par la capacité du photosite (cfr. la puissance d'un amplificateur).	Un petit photosite est plus rapidement saturé et aura une dynamique plus faible.

Plus de pixels ne signifie pas nécessairement de meilleures photos, si cette augmentation du nombre de pixels n'est pas accompagnée d'améliorations techniques (comme les micro-lentilles qui concentrent la lumière sur les photosites). D'anciennes photos prises avec un appareil numérique 2.1 megapixel sont souvent meilleures que des photos prises avec un photoscope récent ayant 10 millions de pixels.

Courbe de transfert

La représentation ci-dessus donne la dynamique d'un reflex digital récent (Canon 50D). L'appareil photo a une dynamique qui s'étend de -4.5EV jusqu'à +4.5EV, donc une plage de 9EV. La transformation de l'intensité lumineuse (un signal électrique fourni par le photosite) en valeurs numériques (pour stockage sous forme d'un fichier) n'est pas linéaire: une courbe de tranfert est utilisée. Plusieurs raisons expliquent la courbe de transfert non-linéaire:

• Les ombres contiennent un niveau de bruit relativement important et peuvent être comprimées. Les niveaux inférieurs à -3EV recoivent 16 paliers numériques. Le résultat est une ombre plus "propre", sans bruit de fond visible. Le revers de la médaille est que les ombres sont "bouchées" (les détails ont disparus).

• Les hautes lumières posent un autre problème, en ce sens que chaque pixel atteint la saturation pour une autre valeur de lumination. La couleur se perd (la peau devient livide) ou des effets colorés apparaissent. Le tons clairs (à partir de +3EV) ne recoivent que 16 paliers numériques (courbe rouge). Il y a un écrasement des tons clairs.

• Pour rendre l'image plus contrastée, les tons moyens ont la priorité, l'appareil photo utilise 200 niveaux pour permettre un rendu plus précis.

Et c'est ainsi qu'il est possible de réduire une image (capteur de 9EV) pour qu'elle "passe" par le format JPEG (8 bits = 8EV). Cette compression est comparable à celle auquel le signal d'un CD est soumis pour pouvoir être émis en FM.

Les appareils bons marchés ne disposent pas de cette fonction car ils n'ont pas de réserve: les petits photosites sont brusquement saturés, la photo est "brulée" et il n'est pas possible de la sauver.