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PARTIE I - CHAPITRE III
LES BASES DE LA COLORIMETRIE |
Deux boules rouges. Comment
décrire la différence de couleur?
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Les attributs de la
couleur
La
couleur dun objet est déterminée suivant
trois critères ou attributs que sont la teinte (hue),
la clarté ou luminosité (value) et la saturation
(chroma). Nous pouvons ainsi définir très
précisément les propriétés dune
couleur, ce qui sera utile dans le cadre dune mesure
colorimétrique. |
LA TEINTE
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La teinte est liée
à la longueur donde réelle sur le spectre
visible, et définit donc le nom de la couleur de
lobjet. Nous utilisons cette notion de teinte pour
exprimer en colorimétrie le nom de la couleur qui
est employé quotidiennement par chacun dentre
nous. Lensemble de ces teintes peut être représenté
sur une roue, appelée roue des couleurs.
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LA LUMINOSITE
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La luminosité, pour chacune de ces teintes, peut
varier du sombre au clair. Elle est déterminée
par un pourcentage de lumière réfléchie
par lobjet coloré. Nous verrons que certaines
couleurs sont par nature plus sombre que dautres (par
exemple, le rouge est plus sombre que le vert, qui est la
couleur pour laquelle loeil est le plus sensible). La
mesure de ce paramètre peut être effectuée
indépendamment de la teinte de lobjet coloré. |
LA SATURATION
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Le dernier attribut de la couleur est la saturation.
Elle fait intervenir la notion de pureté dune
couleur.
Une couleur ayant une teinte précise sera dessaturée
si celle-ci est associée à un gris possédant
une luminosité identique. Cette notion de saturation
est indépendante des deux précédentes. |
Les systèmes CIE « Deviceindependent
»
Lespace colorimétrique CIE
Yxy
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Schéma 4 : Représentation de lespace
colorimétrique CIE Yxy 1931
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Nous
pouvons représenter ces trois attributs de la couleur
dans un espace colorimétrique appelé TSL (Teinte,
Saturation , Luminosité). Il est aussi intitulé
HSL (Hue, Saturation, Lightness), HCL (Hue, Chroma, Lightness),
HSB (Hue, Saturation, Brightness), ou HSV (Hue, Saturation,
Value).
La
mesure des couleurs a connu au cours de son histoire de
nombreux moyens de représentation colorimétrique.
A.H.Munsell a mis au point une méthode de comparaison
visuelle déchantillons colorés, classés
suivant les trois attributs de la couleur. Cette représenta-tion
montre comment les couleurs ont pu être classées,
ce |
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qui permet de
réaliser un catalogue des couleurs appelé
Atlas de Munsell. Plus tard, la Commission Internationale
de lEclairage (C.I.E.) a adopté un espace couleur
appelé CIE Yxy (1931). Cet espace sera décliné
en 1976 en un autre espace appelé CIE L*a*b*, dont
nous allons voir les caractéristiques et les évolutions. |
Schéma 5 : Courbe spectrale de lobservateur
standard
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Lespace colorimétrique
CIELAB
En
1931, la C.I.E. a mis au point un espace représentant
les couleurs, lespace Yxy. Ce système colorimétrique
est basé sur les fonctions de mélanges décrites
par Wright et Guild. Son développement est une transformation
linéaire de ces fonctions. Les composantes trichromatiques
X, Y et Z sont des primaires virtuelles sur lesquelles reposent
le développement des fonctions de mélanges.
Les coordonnées trichromatiques x et y issues de ces
composantes X, Y et Z, sont utilisées dans |
Schéma 6 : Représentation colorimétrique
de lespace chromatique CIELAB
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le but de pouvoir
représenter graphiquement les résultats colorimétriques
dans le diagramme de chromaticité que nous connaissons.
A son origine, les valeurs tristimulus XYZ, qui correspondent
aux trois composantes rouge, verte et bleue, sont déduites
et calculées à partir des fonctions de mélanges
obtenues pour un observateur moyen. Cette notion est appelée
observateur standard, et a été représentée
en 1931 sur un graphique déterminant la sensibilité
spectrale de loeil humain moyen (Cf. schéma 5
ci-contre). Les couleurs sont donc calculées en fonction
de ces valeurs tristimulus XYZ, et représentées
dans lespace couleur Yxy en deux dimensions, pour chaque
valeur de Y. La primaire Y a été déterminée
de telle façon que la fonction de mélange lui
correspondant soit proche de la fonction de visibilité
de lobservateur de référence. |
Lespace colorimétrique CIELUV
Dans ce cas précis, les trois paramètres
que sont les composantes X, Y et Z peuvent être divisés
en deux groupes représentant la chromaticité
et la luminosité. Cest pour cela que lespace
colorimétrique Yxy peut être représenté
en deux dimensions. Les calculs pour obtenir les coordonnées
x, y et z, à partir des valeurs tristimulus |
Schéma 7 : Représentation de lespace
colorimétrique CIELUV
|
XYZ sont les suivants
: Les mesures pour lobservateur standard dépendent
dun autre facteur quest langle dobservation
ou le champ de vision. Deux valeurs ont été
retenues par la C.I.E. (2° et 10°). Cet espace couleur
Yxy est dit Device independent puisquil est basé
sur la vision humaine et non pas sur des valeurs machines.
En
1976, la C.I.E. met en place un espace couleur appelé
CIE L*a*b*, qui est actuellement très utilisé
pour la mesure des couleurs. Un des principaux problèmes
de lespace couleur Yxy était que les différences
de couleur observables sur le graphique ne correspondaient
pas aux écarts de couleur perçus par loeil.
Lespace CIE L*a*b* essaie de résoudre ce défaut,
en intégrant les trois attributs de la couleur dans
ces formulations. Les coordonnées de chromaticité
a* et b* représentent des axes de couleurs. La coordonnée
a* définit laxe rouge/vert (+a* et -a*), et b*
représente laxe jaune/bleu (+b* et -b*). La saturation
augmente au fur et à mesure que lon séloigne
du centre du diagramme. Cet espace couleur est donc tridimensionnel
et uniforme (dit pseudo-uniforme). Les valeurs L*a*b* sont
calculées à partir de leurs tristimulus XYZ.
L* = 116(Y/Yn)1/3 -16
a* = 500((X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3)
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b* = 200((Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3)
X, Y, Z sont les valeurs tristimulus de léchantillon.
Xn, Yn, Zn sont les valeurs tristimulus dun diffuseur
par réflexion parfait.
Si les valeurs X/Xn, Y/Yn ou Z/Zn sont des valeurs inférieures
à 0,008856, les équations sont différentes
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Schéma 8 : Représentation de lespace
colorimétrique RVB
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(elles sont consultables
dans la norme AFNOR X08-14 - «Colorimétrie.
Espaces colorimétriques pseudo-unifor-mes : CIELUV
et CIELAB - Formules décart de couleur associées».
1998).
Lespace CIE L*u*v* a été développé
la même année que le CIE L*a*b*, et correspond
à une améliora-tion de lespace U*V*W*
défini en 1964. Il est à peu près uniforme
et possède des propriétés différentes
de celles de lespace CIELAB. Il peut être représenté
dans un diagramme appelé Yuv.
Les calculs et formules
de différences de couleurs
Les
calculs et formules de différences de couleurs font
appel à un certain nombre de fonctions mathémati-ques
quil nest pas utile de détailler ici.
Il est toutefois intéressant de constater que ces
écarts mesurés entre les couleurs sont fort
utiles quant il sagit de comparer des couleurs de
façon extrêmement précise. Ainsi, dans
lespace CIELAB, lécart de couleur représente
le degré décart de couleur sans indiquer
la direction dans laquelle il se trouve. La formule mathematique
est la suivante |
¢E*ab=ã((¢L*)2+(¢a*)2+(¢b*)2)
Les autres formules dfecarts couleurs definies dans
dfautres espaces sont les suivantes :
Espace L*C*h* : ¢H* =ã((¢E*ab
)2 - (¢L*)2 - (¢C*)2)
Espace Hunter Lab : ¢Eh=ã((¢L
)2 - (¢a)2 - (¢b)2)
Espace L*u*v* : ¢E*uv=ã((¢L*
)2 - (¢u*)2 - (¢v*)2)
Espace CIE 1994 : ¢E*94=((¢L*/SLKL
)2 + (¢C*ab/SCKC )2 + (¢H*ab/SHKH)2)1/2
|
¢E*ab
superieur ou egal a 1 est visible. En realite meme une difference
de couleur plus importante nfest pas visible dans certaine
region de couleur, comme le jaune.
En impression un ¢E* entre 4 et 8 se situe en general
a lfinterieur de la tolerance des normes. |
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Les systèmes CIE Device dependent
Lespace
RVB
Les
moniteurs et scanners utilisent un espace colorimétrique
de représentation des couleurs en trois dimensions
appelé espace RVB (ou RGB pour Red, Green, Bleu).
Cest un espace qui repose sur le système connu
de la synthèse additive. Il est dit Device dependent
car il est en étroite relation avec le périphérique
qui lutilise. Il peut être représenté
graphiquement par un cube sur lequel les teintes des couleurs
primaires (RVB) et secondaires (CMJ) sont présentes
à chaque sommet. Les deux derniers sommets représentent
le noir et le blanc. Nous verrons que cet espace RVB peut
se décliner sous plusieurs formes (sRGB, AdobeRGB,
ColorMatch RVB, etc.). Lespace RVB est un espace purement
«artificiel».
Lespace
CMJN
Cet
espace colorimétrique a été conçu
sur le principe de la synthèse soustractive des couleurs
(Cf. chapitre précédent). Il est utilisé
dans les domaines de limpression couleur. Cet espace
est restreint par rapport au RVB, qui lui aussi est inférieur
à lespace de référence Yxy.
Ces espaces colorimétriques étant dépendants
des périphériques auxquels ils sont associés,
chacun dentre eux diffère dans une proportion
plus ou moins grande.
Les nuanciers couleurs
Ces
systèmes sont appelés systèmes de référencement.
La gamme des couleurs Pantone, par exemple, montre lensemble
des couleurs suivant une classification bien déterminée
des couleurs. La palette des couleurs est surtout utilisée
par les directeurs artistiques et les créateurs dans
les domaines de la publicité et de la com-munication,
pour lesquels le repérage visuel instantané
est indispensable. Il présente cet avantage que nont
pas les autres sytèmes de représentation des
couleurs. Il faut distinguer les systèmes nuanciers
de tons directs (Pantone, Focoltone, Toyo, Trumatch, etc.),
des nuanciers en quadrichromie. Pour ces derniers, les indications
pour chaque couleur représentée sont faites
en valeurs CMJN. Il faut cependant prendre avec beaucoup
de précaution ce système de référencement
puisquil est directement dépendant du type
dencre, ainsi que du type de papier et du système
dimpression utilisé. |
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Les
nuanciers Pantone
Un
jaune profond peut être assimilé à
un Pantone 123, un vert clair à un Pantone
358C, etc. Il est possible de choisir le type de support
sur lequel ces échantillons sont représentés.
Ainsi, Pantone propose ses nuanciers sur des papiers
couchés et non couchés (coated &
uncoated). La trame est aussi intégrée
dans ces nuanciers puisque chaque échantillon
possède un tramage précis (175 lignes
dans les dernières versions), élément
indispensable à maîtriser dans toute
application graphique et auquel lutilisateur
peut ici se référencer. Des nuanciers
spécifiques pour le Web, le graphisme, le textile,
ou le plastique peuvent être choisis par les
utilisateurs selon leurs besoins. Les nuanciers peuvent
être associés à un logiciel de
visualisation sur écran, avec la possibilité
dans certains cas, dexaminer lensemble
des échantillons colorés en faisant
varier le fond tramé.
Des logiciels existent qui peuvent indiquer les valeurs
CMJN les plus proches possibles dune couleur
Pantone, dans lespace colorimètrique
du profil sélectionné:
Par exemple les valeurs CMJN, pour reproduire le Pantone
180 CVC sur une machine offset, papier couché
sont conseillées par le logiciel comme suit:
C: 17,2%, M:100% Y: 99,2% N: 13,3% pour une impression
«Newspaper 280», le logiciel conseille
C: 0% M: 87,5% Y: 100% N: 0% |
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- PARTIE I
- CHAPITRE III - LES BASES DE LA COLORIMETRIE - |
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