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Accueil du site > Articles > En navigation > Divers > La vision nocturne

Rubrique : Divers

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La vision nocturneVersion imprimable de cet article Version imprimable

Publié Juin 2011, (màj Octobre 2015) par : Négofol   

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Comment ça marche ? Un peu de théorie :

L’œil humain est un merveilleux instrument, capable d’analyser des images dans une dynamique d’éclairement de l’ordre de 1 000 000 000 !
 
 
Pour cela, deux types de capteurs implantés dans la rétine sont utilisés :
  • Les cônes, utilisés dans la vision de jour ou photopique par bon éclairage (en fait trois types de cônes, sensibles dans trois longueurs d’ondes coexistent, mais c’est sans importance pour le problème qui nous préoccupe).
  • Les bâtonnets, utilisés dans la vision à très faible niveau d’éclairement, appelée vision scotopique.
    Au crépuscule, avec un éclairage faible, les deux types de capteurs sont utilisés simultanément (vision mésopique).
Figure 1
Les deux types ont une sensibilité maximale au milieu du spectre visible : vert (555 nm de longueur d’onde) pour les cônes et bleu-vert (507 nm) pour les bâtonnets. Comme on le voit sur la figure ci-contre, leur sensibilité décroît très vite vers les faibles longueurs d’onde (violet) et les fortes longueurs d’ondes (rouge).
 
Les bâtonnets perçoivent la lumière grâce à un pigment protéique photosensible, la rhodopsine, qui, sous l’influence des photons de la lumière perçue se transforme en métarhodopsine II. Cette transformation est très sensible, puisque, après adaptation complète, un bâtonnet est capable de percevoir l’arrivée d’un photon unique ! Une réaction enzymatique complexe reconstitue la rhodopsine, mais cette réaction prend de 30 à 60 mn.
Ceci explique la longueur de l’adaptation complète à l’obscurité de l’œil, puisque, en plein jour, la rhodopsine est sous forme méta et doit se transformer pour obtenir la vision scotopique optimale.
Figure 2
La courbe d’adaptation de l’œil en fonction du temps est indiquée sur la courbe ci-contre :
 
(le Troland est une unité spécifique, qui tient compte de la luminosité perçue et de la surface de la pupille de l’œil qui s’agrandit dans l’obscurité : T = L x p où L : luminance en cd/m2 et p : surface de la pupille en mm2).
 
 
On voit que l’adaptation des cônes est beaucoup plus rapide, mais la sensibilité finale beaucoup plus faible que celle des bâtonnets. La limite de sensibilité des cônes est de l’ordre de 10-3 milliLambert (mL) contre 10-6 mL pour les bâtonnets.
 
 

Le problème de la vision de nuit en navigation, en pratique :

En navigation, il faut pouvoir voir les obstacles et le gréement, mais on doit aussi pouvoir distinguer des éléments plus petits : cap au compas, carte…
Le problème est que la vision nocturne ne perçoit pas les couleurs : la nuit tous les chats sont gris… et sa définition beaucoup plus faible que la vision de jour  : un œil présentant une acuité visuelle de 10/10 le jour verra au mieux la nuit avec une acuité de 1/10, voire moins : impossible de voir distinctement de petits objets dans ces conditions.

  • La fausse solution :
     
    Au début des études sur ces phénomènes, dans les années 1920, on a mis en évidence la moindre sensibilité des bâtonnets au rouge et, par similitude avec les pellicules photographiques « noir et blanc » de l’époque, émis l’idée que la lumière rouge ne dégradait pas la vision nocturne.
    Cette théorie a été à l’origine de l’utilisation d’un éclairage rouge pour faciliter et maintenir l’adaptation à l’obscurité.
    Cette solution était valable pour les avions de l’époque, qui se pilotaient « aux fesses », sans lecture d’instruments.
    Elle a commencé à trouver ses limites pendant la seconde guerre mondiale avec les bombardements de nuit qui exigeaient le vol aux instruments.
     
    En effet, pour pouvoir lire les instruments, il est nécessaire de faire appel aux cônes qui permettent d’avoir une définition visuelle suffisante. Par ailleurs le centre de la rétine où l’acuité est maximale, est composé exclusivement de cônes, d’où un « trou noir » en vision nocturne.
     
    Il faudra donc apporter suffisamment de lumière pour que les cônes distinguent les objets. On voit sur la figure 2 qu’il faudra augmenter considérablement l’intensité de la lumière rouge, du fait de la sensibilité diminuée dans le rouge, jusqu’à un niveau environ mille fois plus élevé que si l’éclairage était vert (ou en lumière blanche). Ceci amène à une dégradation importante de la vitesse d’adaptation à l’obscurité. Un inconvénient supplémentaire est l’impossibilité de voir les annotations rouges sur les cartes.
     
    Ceci a amené à préférer un éclairage blanc très faible pour les cockpits des avions militaires, obtenu d’abord par des instruments avec graduations et aiguilles fluorescentes et des lampes UV, donnant une image blanc verdâtre. Cette solution s’est maintenue jusqu’à la fin des tableaux de bords analogiques et est celle que j’ai connue du Fouga Magister au Mirage III… Le passage au tableau de bord à écrans numériques a ensuite permis une optimisation encore plus fine de la lisibilité.
     
    Curieusement, l’aviation commerciale et les marins sont longtemps restés fidèles au rouge…
     
  • La bonne solution :
     
    La solution de l’éclairage vert se répand peu à peu malgré la routine.
     
    Un élément nouveau est l’apparition de LED vertes permettant de réaliser simplement un éclairage adapté.
    Trois exemples : en aéronautique : le tableau de bord de l’Hercules C 130 H, dernier avion de sa famille à instrumentation analogique, en marine l’éclairage du radier d’un des derniers transports de chalands de débarquement, et le fabricant américain de compas Ritchie qui est passé au vert pour l’éclairage de ses compas.
     
Tableau de bord C130 H
Radier navire US Navy
Catalogue Ritchie

Conclusion :

Pour maintenir une acuité visuelle optimale de nuit tout en permettant la vision de petits objets, il est nécessaire d’utiliser le strict minimum d’éclairage pour activer suffisamment les cônes de la rétine. Ceci sera obtenu de préférence par un éclairage vert, contrairement à des habitudes tenaces.
 
Cette solution est même parvenue jusque chez Microsoft, puisque j’ai découvert sur mon PC que, sur le logiciel Autoroute, si on demandait l’affichage de nuit, on obtenait ceci :
 
 


Nota : cet article est largement basé sur le rapport USAF AL-SR-1992-002 « Night Vision Manual » des médecins-colonels Miller et Tredici, en essayant de simplifier sans trop trahir….

UP


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11 Messages de forum

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  • 19 juin 2011 22:56, par tilikum écrire     UP

    Cela fait dix fois que je relis cet article en quelques jours, et j’en arrive à la conclusion que les habitudes ont la vie dure, surtout en marine !

    Mon bateau est équipé d’origine d’éclairages rouges pour la navigation de nuit mais je plaide non-coupable : il a été construit en 1966 !

    Le compas de route acheté en 1982 est d’origine équipé d’un éclairage rouge, et la lampe Hella de 5 watts de la table à carte a été livrée avec une verrine... rouge pour la nuit !

    La nuit dernière je me suis levé car j’avais soif et me suis aperçu d’une chose qui n’avait pas attiré mon attention jusque là : les deux petites leds vertes qui témoignent de la présence tension du frigo et du congélateur éclairent suffisamment le plancher du carré pour ne pas avoir besoin d’allumer la lumière pour se déplacer... alors qu’elles sont d’une puissance ridicule : elles ne sont pas conçues pour éclairer mais pour signaler !

    Curieusement, les fabricants de lampes de table à cartes proposent toujours et même pour les modernes modèles à leds le choix entre le blanc et le rouge... il va falloir que je fasse parvenir le lien de cet article à un de mes fournisseurs ! :o)

    Même les fabricants reconnus et chers restent dans le rouge :

    JPEG

    Répondre à ce message

    • J’avoue que travailler sur des cartes SHOM classiques, de nuit avec un éclairage rouge ce n’est pas évident.

      Le rouge gomme toutes les indications de zone et de limite. Et même, un comble, on ne voit plus la petite goutte rouge sensée attirer l’œil du navigateur sur une marque lumineuse, bouée, tourelle, phare...

      Au contraire, le vert les fait ressortir.

      Pour une fois que l’on peut vanter l’intérêt d’une petite led verte qui consomme rien et éclaire suffisamment pour lire, faut pas se priver.

      Répondre à ce message

    • 25 juin 2011 12:39, par tilikum écrire     UP     Ce message répond à ...

      Voici la réponse d’un fabricant :

      Oui c’est le vert qui donne la meilleure vision nocturne mais dans la plaisance et plus généralement dans la marine commerciale tout le monde est persuadé que c’est le rouge.

      Donc nos lampes pour TAC sont rouge + blanc et nos ampoules bi-colores sont rouge + blanc.

      J’ai fouillé le net et n’ai rien trouvé, alors comme je suis têtu je m’en suis fabriqué une vite fait ! :->

      J’ai dans mon stock des petites leds de 3 mm montées dans des supports chromés pour mes installations (rouge, jaune et vert).

      J’en ai installé six dans une boîte de film 24/36 et sauvagement branchées en série sans résistances ni régulation... pas sur la tête svp, c’est juste un test  ! :o)

      C’est plus que concluant : l’éclairage est (à mes yeux) nettement plus efficace que la lampe Hella de 5 watts halogène avec le filtre rouge... pour une consommation de 20 mA en 12 volts ! :-)

      Rien que pour la consommation l’halogène pompe 400 mA, une led rouge je pense 100 mA ce qui est peu, mais cinq fois plus que mon montage de leds verte... B-)

      A suivre...

      JPEG

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  • 25 août 2011 23:15, par Phil17 écrire     UP  image

    Bonjour à tous, connaissances du net, stw ou h&o...
    Les leds vertes, je connais depuis longtemps, et c’est vrai que l’habitude a la vie dure de rester dans le spectre rouge...
    J’ai acheté, pour la navigation une lampe frontale Petzl dotée d’une led blanche et d’une led rouge. (TIKKA XP2, remarquable d’autonomie).
    Je l’ai immédiatement remplacée par une led verte centrée sur la longueur d’onde 555nm.
    Immédiatement, les personnes qui naviguaient avec moi m’ont dit la différence, plus d’éblouissement (le rouge peut être violent, surtout sur une led) et une visibilité des cartes extraordinaire puisqu’il n’y a que très peu de vert sur les cartes et que toutes les annotations ou dangers sont en rouge ou magenta.
    Le rouge écrasant ces couleurs, les distinguer sur une carte relève du supplice, pas avec du vert.
    A bricoler sérieusement sur vos éclairages noctures et pensez à diviser la puissance ou le facteur d’éclairement par deux voire trois !
    A+
    Phil

    Répondre à ce message

  • 8 septembre 2011 11:04, par Piou écrire     UP

    Bonjour,
    Quel plaisir de lire cet article ! Enfin on arrête de nous bassiner avec le rouge !
    Pour info, je suis pilote de ligne depuis 76, et je n’ai jamais connu d’avion de ligne en éclairage rouge ! La Caravelle, peut-être, mais je n’en ai jamais fait. En tous cas jamais un Boeing ou un Airbus !
    Il n’y a plus qu’à se bricoler des LED vertes !
    Merci encore et bons vents

    Répondre à ce message

  • 21 février 2013 22:40, par AISEAG écrire     UP  image

    Pour information :

    sous OPENCPN, en appuyant sur « Ctrl + G », l’écran passe en éclairage « monocouleur » ;
    le premier appui le fait passer en vert, un second en rouge et le 3eme provoque le retour à la normale..

    Attention :
    - le mode OpenGL doit etre activé
    - cette fonctionalité est inoperante sur certaines cartes graphiques.

    @+
    sda

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    • 22 février 2013 09:14, par fulup écrire     UP     Ce message répond à ...

      Le problème d’OpenCPN comme de tous les écran LDC c’est qu’il travaille avec un rétro éclairage, les noirs ne sont jamais noir et au final c’est souvent l’écran en mode jour avec la luminosité au mini qui fournie le meilleur compromis (éblouissement, lisibilité, consommation).
      Pour ma part, je n’ai jamais trouvé vraiment utilisable les modes nuit des écran LDC que ca soit sur un PC ou sur un traceur.

      Répondre à ce message

  • 22 février 2013 09:11, par ernestpt écrire     UP  image

    Bon compris, je passe au vert.
    Tilikum, et si je peins ma lampe intérieure de frigo en vert (il m’arrive de dégoupiller une bière en soirée...) est ce que ça le fait ?... :o):o)

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