Courbes de gain optique : ce qu’elles signifient et comment les interpréter

Courbes de gain optique : ce qu’elles signifient et comment les interpréter

En recherchant l’écran de projection qui convient le mieux à votre projet, vous rencontrerez inévitablement une courbe de gain optique. Cette courbe de gain vous permet de bien évaluer les propriétés de réflexion et de diffusion de la lumière d’une surface.

Tout d’abord, expliquons brièvement ce qu’est le « gain ». Le « gain » est un terme défini par l’industrie comme le rapport entre la lumière réfléchie par un écran et celle d’une surface blanc mat parfaite, appelée surface lambertienne. Ce paramètre est mesuré à l’aide d’un luminomètre.

Par définition, le blanc mat possède une valeur de 1,0 (gain unitaire). Par conséquent, un écran de gain 1,0 réfléchit la même quantité de lumière qu’une surface blanc mat parfaite. Une surface blanc mat (ou à gain unitaire) réfléchit toutes les couleurs de manière uniforme et dans toutes les directions. Le tableau de gain ci-dessous correspond à une surface à gain unitaire. L’axe vertical correspond à la valeur de gain mesurée, tandis que l’axe horizontal représente l’angle de vision.

Le gain unitaire est représenté par la ligne horizontale sur ce graphe:

Le gain de crête est mesuré à partir du point de l’écran dont la luminosité est maximale. Ce point se trouve directement devant le centre de l’écran, à l’emplacement où la lumière incidente est perpendiculaire à la surface. Dans le tableau ci-dessus, l’angle de vision de 0 degré correspond à ce point. Un spectateur assis devant cette surface perçoit la même quantité de lumière réfléchie, quel que soit son angle de vision, ce qui est illustré ici par une courbe de gain complètement horizontale.

Une surface de projection dont le gain de crête est de 1,5 réfléchit 50 % plus de lumière directement en face de l’axe central du faisceau lumineux par rapport à un écran de gain 1,0. Un écran de gain 2,0 réfléchit 100 % plus de lumière, etc. Inversement, un écran dont le gain de crête est de 0,5 réfléchit 50 % moins de lumière qu’un écran de gain 1,0, etc.

Lorsque le gain de crête augmente, la luminosité tend à diminuer à mesure que l’angle de vision s’élargit. À quoi est dû cet effet? Sur les surfaces qui réfléchissent plus de lumière, un « point chaud » est intrinsèquement créé. La luminosité se concentre à l’emplacement où le faisceau lumineux heurte la surface, puis diminue à mesure que la lumière se diffuse vers les bords. Cela s’applique aux surfaces de projection à gain élevé, sur lesquelles un revêtement spécial est appliqué pour augmenter la capacité du matériau à réfléchir la lumière. La courbe de gain ci‑dessous correspond à un exemple hypothétique d’écran à gain élevé. Le gain de crête est très élevé, ce qui signifie que l’image est très lumineuse pour un spectateur assis directement devant le centre de l’écran (angle de vision de 0 degré dans le tableau). Cependant, un spectateur assis avec un angle de 25 degrés par rapport à l’axe du faisceau lumineux ne perçoit que la moitié de la luminosité. L’angle correspondant à une réduction de moitié de la réflexion lumineuse est appelé angle de demi-gain, ou HGA. L’angle de demi-gain est souvent utilisé pour comparer les écrans, car il constitue un bon point de référence pour évaluer les propriétés de répartition de la lumière de différents matériaux, et permet de déterminer le cône de vision idéal.

Courbe représentant un écran à gain élevé et angle de demi-gain correspondant:

Graph representing a high gain screen and its half gain angle

Les écrans à gain élevé ne répartissent pas la lumière de manière aussi uniforme que les surfaces de projection à faible gain, mais ils remplissent leur fonction en cas de luminosité limitée. Ces écrans sont très performants, par exemple, lorsqu’ils sont combinés à des projecteurs à faible rendement. Ils compensent également les pertes de luminosité dues à la lumière traversant les filtres de polarisation des projecteurs, ce qui est nécessaire pour la 3D polarisée. Étant donné le coût élevé des lampes de projecteurs, en installant une surface de projection à gain élevé pour réduire les exigences de rendement lumineux, les coûts d’exploitation sont également réduits.

Les surfaces à faible réflectivité, quant à elles, sont utilisées avec des projecteurs à haut rendement. Elles sont également efficaces en cas de réflexions croisées dues à d’autres sources de lumière, et sont indispensables pour un public assis dans une très grande salle. Pour déterminer le gain approprié pour votre environnement, vous devez prendre en compte différents facteurs : le niveau de lumière ambiante; la puissance de sortie, la focale et la position de votre projecteur; la taille de votre écran; et la disposition de votre audience.

Après avoir compris comment interpréter une table de gain, vous saurez comment évaluer la réflectivité d’une surface et le degré d’uniformité de sa réflexion lumineuse. En connaissant l’angle de demi-gain, vous pouvez définir les limites extérieures du cône de vision idéal. Vous êtes ainsi en mesure de déterminer l’angle de vision idéal pour votre audience. Si la courbe n’est pas trop abrupte au-delà du point HGA, le cône de vision peut éventuellement s’étendre un peu plus. La compréhension de la table de gain est essentielle, car ces informations vous indiquent comment la lumière sera réfléchie par votre surface dans des conditions normales de projection.