Introduction.
Lors d'une prise de vue photographique, il faut soumettre la surface sensible, qu'elle soit un film ou un capteur, à une lumination convenable. Si cette lumination est trop forte, le cliché sur-exposé, l'image ne présente aucun détail significatif dans les zones claires, les « hautes lumières » sont traduites par des plages blanches uniformes. Si au contraire cette lumination est insuffisante, le cliché est sous-exposé et cette fois ce sont les détails des « ombres » qui disparaissent dans un noir uniforme.
Si le contraste des luminances du sujet est plus important que le contraste utile de la surface sensible (ce que l'on appelle aujourd'hui la « dynamique »), il est matériellement impossible d'éviter à la fois la sur-exposition et la sous-exposition. Il faut alors tenter de limiter les dégâts : mieux vaut en général « poser pour les lumières » de façon que celles-ci soient convenablement détaillées. En effet, lorsque nous examinons une photographie, notre regard se dirige instinctivement vers les zones claires et si celles-ci ne contiennent rien d'intéressant, si elles sont « vides de matière », « percées », la photographie est techniquement et esthétiquement ratée. Le sacrifice des zones sombres est alors un pis-aller plus facilement accepté que celui des zones claires.
Lorsque l'on ne disposait d'aucun appareil permettant de mesurer la lumière, la détermination de la lumination restait empirique. On pouvait tout de même faire appel à des « tables de pose » comme celles que l'on trouve encore, sous forme simplifiée, dans les emballages des pellicules. D'autres tables plus élaborées, comme celles de Pierre Selme, permettaient de réaliser des expositions plus précises, à condition que l'on puisse définir correctement les conditions lumineuses, tâche relativement facile par beau temps mais beaucoup plus délicate par temps nuageux ou lorsque l'on utilise la lumière artificielle. Au soleil, la bonne vieille règle du diaphragme 16 reste d'actualité, même pour les photographies numériques. 
Les choses ont changé avec l'apparition des premiers posemètres, des appareils de mesure capables d'évaluer de façon objective les caractéristiques lumineuses des scènes à photographier. Les posemètres sont a priori des luxmètres, car ils mesurent les éclairements, mais ils fonctionnent le plus souvent comme des luminancemètres lorsqu'ils reçoivent la lumière réfléchie par le sujet et non la lumière incidente qui éclaire la scène.
Les posemètres ont d'abord été des appareils indépendants, puis ils ont été progressivement intégrés aux appareils. Dans un premier temps, aucun couplage n'était assuré entre le posemètre intégré et les éléments de l'appareil lui-même ; il fallait donc afficher les réglages corrects en fonction des indications données par le posemètre, généralement sous la forme de la déviation d'une aiguille galvanométrique. Plus tard on a commencé à coupler les posemètres intégrés avec le diaphragme, l'obturateur et le réglage de sensibilité, ce qui a permis la réalisation d'appareils semi automatiques ou automatiques. Dans le cas des appareils numériques compacts, c'est généralement le capteur lui-même qui sert d'appareil de mesure, les réglages de vitesse et de diaphragme étant commandés par des circuits électroniques.
L'une des caractéristiques importantes des posemètres est leur angle de champ. Certains peuvent réaliser des mesures dites « spot » ou encore « ponctuelle » sur une faible partie du champ photographié, la plupart au contraire ont un champ de mesure beaucoup plus large. Sur quelques rares modèles, il est possible de choisir l'angle de mesure.
La règle du diaphragme 16.
C'est une bonne vieille méthode qui fonctionne toujours : en été, par beau temps, au milieu de la journée, lorsque le diaphragme est réglé sur f/16, le temps de pose est égal à l'inverse de la sensibilité ISO de la surface sensible. Par exemple, avec un film de 125 ISO, le temps de pose doit être de 1/125 s.
Lumière incidente ou lumière réfléchie ?
La lumière incidente est celle qui arrive sur le sujet à photographier, la lumière réfléchie est celle que renvoie le sujet et qui est éventuellement enregistrée grâce à l'appareil photographique.
Théoriquement, seule la lumière incidente devrait être prise en considération pour la détermination des paramètres de l'exposition. Parler de « la » lumière incidente est d'ailleurs une simplification abusive car bien souvent les divers éléments de la scène que l'on photographie ne sont pas éclairés de la même manière. On sait par exemple qu'un visage éclairé de face donne une image assez désagréable, car trop « plate ». C'est pourquoi, lorsque l'on veut réaliser un portrait, on fait très souvent en sorte que l'éclairage soit orienté plus ou moins latéralement, de façon à créer une certaine dissymétrie et à suggérer les reliefs. Il en résulte évidemment que les deux côtés du visage ne sont pas également éclairés, qu'ils ne reçoivent pas la même lumière incidente.
Un posemètre qui mesure la lumière incidente est en réalité un luxmètre car il mesure des éclairements. S'il fonctionne en lumière réfléchie, il devient alors un luminancemètre qui mesure bien évidemment des luminances. Les posemètres indépendants peuvent être utilisés aussi bien en luxmètres qu'en luminancemètres et a priori ce sont eux qui offrent le plus de possibilités. Les posemètres intégrés sont toujours des luminancemètres et c'est bien là ce qui pose de redoutables problèmes d'exposition dans les cas difficiles. Toujours orientés vers la scène à photographier, ils fonctionnent en mesurant la lumière que le sujet renvoie et non pas celle qu'il reçoit. Cette façon de faire donne des résultats satisfaisants dans les situations courantes mais elle est très loin d'être idéale lorsque le sujet est très sombre ou très clair, lorsqu'il présente des contrastes importants, ou encore lorsqu'il comporte différentes parties qui présentent entre elles de forts déséquilibres de tonalités.
Utilisation d'un posemètre intégré comme luxmètre.
Il existe cependant une manière de transformer les posemètres intégrés en luxmètres : par exemple, dans le cas des appareils reflex avec mesure derrière l'objectif, on peut munir l'objectif d'un diffuseur en matériau dépoli ou opalin monté comme un filtre. Ce diffuseur, éclairé par la source lumineuse, renvoie vers la cellule un flux lumineux proportionnel à la lumière qu'il reçoit. Reste à étalonner le dispositif et faire correspondre le résultat de la mesure avec les données de la pose à effectuer.
Lumière réfléchie et génération d'erreurs.
Pour photographier correctement une boule de neige sur un tas de charbon, ou un boulet de charbon sur un tas de neige, dans les mêmes conditions d'éclairage, il faut dans les deux cas utiliser le même réglage de l'appareil. Un posemètre fonctionnant en lumière incidente, donc en luxmètre, fournit normalement ce réglage, car il mesure la lumière qui arrive sur le sujet.
Au contraire, un posemètre fonctionnant en lumière réfléchie, donc en luminancemètre, donnera dans les deux cas des indications très différentes et aucune des deux poses ne sera juste : la boule de neige sera très surexposée sur un tas de charbon gris, et le boulet de charbon sera très sous-exposé sur un tas de neige grise.
L'explication est simple : les posemètres mesurant la lumière réfléchie sont réglés pour traduire par un « gris moyen » les « sujets moyens » qui, statistiquement, renvoient 18 % de la lumière qu'ils reçoivent. Lorsque le facteur de réflexion d'un sujet est sensiblement différent de ce « gris moyen », alors la détermination de la pose est mauvaise et il faut « rectifier le tir ». On comprend facilement le sens de la correction à apporter. Si l'on photographie un sujet uniforme très clair, une feuille de papier blanc par exemple, le posemètre reçoit beaucoup de lumière et commande la fermeture du diaphragme, le résultat final est un cliché gris moyen. En revanche, si l'on photographie une surface uniforme d'un gris très sombre, le posemètre reçoit peu de lumière et commande l'ouverture du diaphragme, le cliché final étant comme précédemment un cliché gris moyen.
Quel que soit son mode de fonctionnement (mesure intégrale, centrale pondérée, spot, matricielle) un posemètre « parfait » mesurant la lumière réfléchie préconise finalement un réglage de l'exposition tel que toute surface de teinte et de luminosité uniforme est rendue par une plage uniforme de luminosité moyenne, ce que l'on peut très facilement vérifier avec n'importe quel appareil réglé en mode automatique.
Sur la neige ou sur le sable blanc d'un plage des Landes, par exemple, il faut ouvrir le diaphragme d'une ou deux divisions par rapport aux indications du posemètre, et donc doubler ou quadrupler le temps de pose, pour éviter d'obtenir une image montrant de vastes étendues de neige ou de sable gris moyen et des personnages fortement sous-exposés. En tirant le portrait d'un modèle noir ou en photographiant n'importe quel objet sombre d'une certaine étendue dans le champ de prise de vue, il faut de même fermer quelque peu le diaphragme pour éviter la surexposition. 
Attention, beaucoup d'articles ou d'ouvrages préconisent malheureusement l'inverse, un peu de réflexion permet de voir que leurs auteurs n'ont pas compris grand chose à l'affaire.
Impossibilités.
La mesure de la lumière incidente doit normalement être faire en plaçant le posemètre au niveau du sujet à photographier et en l'orientant vers la source de lumière. Dans certaines situations, il est impossible d'agir ainsi et il faut alors trouver des solutions pour se tirer d'affaire.
Souvent, le sujet proprement dit est inaccessible mais avec un peu de chance, l'éclairement est suffisamment uniforme pour que l'on puisse opérer depuis l'endroit où l'on se trouve, il est alors inutile de se faire des nœuds au cerveau pour effectuer la mesure. Ce n'est évidemment pas toujours le cas : on peut par exemple être à l'ombre au fond d'une vallée et vouloir photographier la montagne éclairée par le soleil et qui se trouve de l'autre côté. Dans de telles conditions, seule une mesure de lumière réfléchie reste possible.
Une autre situation assez fréquente, susceptible d'engendrer très facilement de lourdes erreurs d'exposition, est celle où le sujet principal est lui-même une source de lumière occupant une partie ou la totalité du champ photographié. Il serait évidemment stupide de vouloir faire une mesure de lumière incidente sur la flamme d'une bougie, sur un coucher de soleil ou sur d'autres sujets analogues, dont voici quelques exemples plutôt réussis.
Comment « tromper » le posemètre de l'appareil.
Devant les sujets un peu délicats, les posemètres intégrés aux appareils et fonctionnant donc en analysant la lumière renvoyée par le sujet ont une fâcheuse tendance à préconiser des conditions de pose souvent farfelues. Dans de nombreux cas, il existe cependant des solutions pour utiliser astucieusement ces posemètres comme s'ils opéraient en lumière incidente et non en lumière réfléchie.
Utilisation d'un diffuseur placé devant l'objectif.
Un diffuseur (plastique translucide, verre, etc.) est placé devant l'objectif, l'appareil étant tourné vers la source lumineuse. Vue depuis la cellule, la luminance de ce diffuseur est proportionnelle à l'éclairement reçu, l'appareil se transforme alors en posemètre fonctionnant en lumière incidente. Il est assez facile de bricoler un tel diffuseur à l'aide d'un disque de plastique monté dans une monture de filtre, ou même simplement tenu à la main devant l'objectif. Ce plastique transmettant peut-être trop ou trop peu de lumière, un étalonnage est alors indispensable.
Ce dispositif est commercialisé mais difficile à trouver chez les revendeurs.
Utilisation d'un carton gris neutre à 18 %.
Les cartons gris neutres produits par Kodak ont un format de 20 x 25 cm (8" x 10"), ils sont vendus par deux avec une poche plastique de protection. On en trouve aussi dans les catalogues d'autres fabricants.
Les plus simples présentent une face gris neutre réfléchissant uniformément 18 % de la lumière, le verso est blanc et réfléchit 90 %. D'autres types de cartons, surtout destinés au cinéma ou à la vidéo, présentent en plus d'une vaste plage grise des plages plus petites, les unes noires et réfléchissant 3 % de la lumière, les autres blanches et réfléchissant 90 % : on les trouve aux formats 9" x 12" (22,5 x 30 cm) et 18" x 24" (45 x 60 cm).
Pour faire une mesure, il faut placer le carton gris dans les mêmes conditions d'éclairage que celles du sujet, s'approcher suffisamment pour que l'appareil ne voie pas autre chose que le carton, et mémoriser la mesure ainsi obtenue.
Accessoirement, l'image du carton peut servir à établir facilement la balance des couleurs, particulièrement si l'on opère avec des négatifs couleurs ou si l'on utilise des fichiers numériques au format RAW.
Utilisation de la paume de la main.
C'est une méthode très rudimentaire mais efficace : on fait la mesure de la lumière dans la paume de sa main, éclairée comme le sujet principal. Comme à cet endroit la peau n'est généralement pas bronzée, le résultat est relativement fiable. Le coefficient de réflexion étant de l'ordre de 35 à 40 %, il faut doubler la lumination par rapport aux indications de l'appareil, donc ouvrir le diaphragme d'une division ou doubler le temps de pose.