l'infographie 
un métier, une passion

X.X. À classer

XXXX
Le passage de la courbe spectrale d’une couleur à sa position x y et z dans le modèle CIE XYZ se fait en utilisant les «Matching functions» définies par l’observateur standard de la CIE.
XXXX
Le «Chromaticity diagram xyY» a été développé en faisant en sorte qu’il traduise le mieux possible la manière dont les êtres humains perçoivent la couleur. Pour cela la CIE a créé ce qu’on appelle «un observateur standard»… Il s’agit d’une série de mesures, qu’on appelle les valeurs de tristimulus XYZ, qui décrivent la manière dont une personne normale perçoit les couleurs.
Des éclairages standardisés.
Le modèle CIE XYZ est INDÉPENDANT du matériel… Quand il s’agit de décrire n’importe quelle couleur visible par l’être humain, quel est son avantage sur un modèle colorimétrique qui est DÉPENDANT du matériel?
1029/1030
Le désavantage d’un modèle colorimétrique DÉPENDANT quand il s’agit de décrire n’importe quelle couleur visible par l’être humain
Un modèle colorimétrique dépendant décrit un espace colorimétrique qui est défini par des colorants physiques, comme les phosphores R, G et B des moniteurs, ou les encres C, M, Y, K des presses.
Les couleurs qui peuvent être définies par les valeurs d’un modèle dépendant sont seulement celles qui peuvent être produites par les colorants et les propriétés physiques de l’appareil.
Un modèle colorimétrique dépendant ne convient donc pas lorsqu’il s’agit de décrire n’importe laquelle des couleurs qui sont visibles par l’être humain.
1029/1030
L’avantage d’un modèle colorimétrique INDÉPENDANT quand il s’agit de décrire n’importe quelle couleur visible par l’être humain
Un modèle colorimétrique indépendant décrit un espace colorimétrique qui est défini par des mesures de la perception des couleurs par l’être humain, indépendamment des propriétés d’un appareil utilisé pour reproduire les couleurs.
Toutes les couleurs visibles par l’être humain peuvent être décrites par un modèle colorimétrique qui est indépendant du matériel.
La CIE a créé le modèle colorimétrique XYZ indépendant du matériel en définissant tout d’abord les caractéristiques d’un observateur standard, caractéristiques qui se présentent sous la forme de ce qu’on appelle des valeurs de tristimulus XYZ


2075*/2076/2097
Description de l’expérience qui a permis de créer un observateur standard
Procédure de mise en concordance des couleurs (Matching procedure) lors de la définition de l’observateur standard par la CIE…
Le schéma de la planche 2075 montre le montage réalisé pour connaître les valeurs de tristimulus d’une couleur :
Sur la gauche, un éclairage crée la couleur à reproduire à l’aide de trois lumières rouge, verte et bleue. Du côté gauche également, il y a trois lumières rouge, verte et bleue mais elles ne seront utilisées que si des valeurs négatives sont nécessaires.
L’observateur règle l’intensité des trois lumières rouge, verte et bleue qui se trouvent sur le côté droit de manière à créer la même sensation visuelle que la sensation visuelle que procure la couleur de gauche. S’il n’est pas possible de reproduire la couleur avec les trois lumières rouge, verte et bleue de droite, alors l’observateur fait fonctionner à différentes intensités une ou plusieurs des trois lumières rouge, verte et bleue de gauche.
La couleur inconnue est spécifiée en valeurs de tristimulus par les quantités des trois lumières rouge, verte et bleue de droite qui sont nécessaires pour la reproduire. Les trois lumières rouge, verte et bleue de gauche éventuellement utilisées comptent comme des valeurs négatives.

0159/0160*/0161/0162/0163*/0165/
0168*/0169/0171*/0172*/0173*/0174/0175*
Les valeurs de tristimulus de l’observateur standard de la CIE… C’est une moyenne d’un groupe de personnes (entre 15 et 20 personnes)
Le schéma de la planche 0160 :
Un observateur qui participait aux tests voyait au travers d’un trou un écran blanc partagé en deux par une cloison.
D’un côté une lampe éclairait l’écran blanc avec une couleur spectrale pure (= saturée à 100%).
De l’autre côté, il y avait trois lampes rouge, verte et bleue, que l’observateur pouvait régler pour qu’elles émettent différentes intensités lumineuses.
L’observateur devait essayer que les trois lumières rouge, verte et bleue de droite créent un mélange qui corresponde le plus possible à la couleur spectrale pure de gauche. Ainsi on connaissait les valeurs de tristimulus RGB pour chaque couleur pure distincte.
Une fois que les valeurs de tristimulus RGB ont été définies au départ des données récoltées, il est apparu que ce modèle RGB ne pouvait pas reproduire toutes les couleurs visibles sans avoir recours à des valeurs RGB négatives.
Des valeurs négatives peuvent être obtenues durant les tests en donnant la possibilité à l’observateur d’avoir également trois lampes rouge, verte et bleue à intensité variable du côté gauche, où se trouve la couleur spectrale pure à reproduire.

1719*/1733* :
L’expérience de mise en concordance des couleurs (color‑matching experiment)…
La plupart des études sur la nature trichromatique de la vision humaine utilisent un appareillage tel que celui qui est montré sur le schéma de la planche 1719.
Une partie de l’écran est éclairée par une ampoule qui a une couleur particulière. Il s’agit d’une lampe qui émet une lumière d’une seule longueur d’onde (???). L’autre partie de l’écran est éclairée par un mélange de trois lampes de couleurs Rouge, Verte et Bleue.
Chacune des lampes utilisées dans cette expérience est appelée un «stimulus».
L’observateur ajuste la quantité de lumière des trois lampes rouge, verte et bleue jusqu’à ce que le mélange corresponde à la lumière qui est composée d’une seule longueur d’onde.
2073/2074/2099
Il faut que les trois couleurs primaires qui sont utilisées durant l’expérience de mise en concordance répondent à certaines conditions
On sait que le spectre exact d’une couleur ne doit pas nécessairement être reproduit tel quel pour arriver à reproduire une sensation colorée équivalente. Trois couleurs sont suffisantes…
… Mais pour que les valeurs de tristimulus soient correctes et exploitables, il faut que les trois couleurs primaires qui sont utilisées durant l’expérience de mise en concordance répondent à certaines conditions…
1) Il faut que les trois couleurs soient d’énergies équivalentes lorsqu’elles sont à pleine intensité.
2) Il faut connaître les caractéristiques complètes de ces trois couleurs qui vont être utilisées pour réaliser les valeurs de tristimulus.
1) Il faut qu’aucune de ces trois couleurs ne soit un mélange des deux autres.
2) Il faut que l’intensité de chacune de ces couleurs puisse être modifiée.
3) Il faut que des mélanges négatifs soient possibles.
Ce sont souvent trois lumières monochromatiques, composées d’une seule longueur d’onde, qui sont utilisées durant les expériences de mise en concordance des couleurs pour définir des valeurs de tristimulus… Le rouge écarlate (scarlet red) à 700nm, le vert jaunâtre (yellowish green) à 546,1nm et le violet bleuâtre à 435,8nm.
Pour arriver à calibrer le violet bleuâtre et le vert jaunâtre, c’est assez facile, parce que ça correspond à des pics importants dans la courbe spectrale d’une lampe à vapeur de mercure… Des calibrations peuvent donc être facilement faites sur différents sites d’expérimentation qui sont géographiquement éloignés. Ce sont ces calibrations qui permettent d’échanger des données entre ces différents sites d’expérimentation.
Pour arriver à calibrer le rouge écarlate c’est moins facile qu’avec le violet bleuâtre et le vert jaunâtre, mais c’est moins grave si la calibration n’est pas parfaite, parce que la lumière rouge, c’est une partie du spectre où les changements de longueurs d’onde produisent très peu de changements dans la couleur qui est perçue.
XXXX
En expérimentant il a été constaté que certaines combinaisons de deux des couleurs rouge et verte, ou bleue ne permettent pas de reproduire certaines lumières composées d’une seule longueur d’onde…
… Cependant en ajoutant une lampe soit rouge, soit verte, soit bleue à la lumière composée d’une seule longueur d’onde il est possible de faire en sorte que cette lumière composée d’une seule longueur d’onde soit altérée et corresponde finalement au mélange réalisé avec deux des trois lumières rouge, verte ou bleue. En ajoutant ainsi une lumière rouge, verte ou bleue à la lumière composée d’une seule longueur d’onde, on peut considérer que c’est comme si on avait ajouté une valeur négative de cette lumière rouge, verte ou bleue.
Par exemple : on a une lumière composée d’une seule longueur d’onde de couleur bleu cyan. On mélange les deux lumières Verte et Bleue afin de se rapprocher le plus possible de la lumière bleu cyan. Ensuite si cela est nécessaire on ajoute une lumière rouge à côté de la lumière bleu cyan et on ajuste son intensité afin que le mélange du rouge et du bleu cyan corresponde le plus possible à la couleur qu’on avait obtenue en mélangeant les lumières verte et bleue. Ensuite on considère que pour obtenir la couleur bleu cyan par mélange de lumières rouge, verte et bleue, il faut telle et telle quantité positive de lumière verte et bleue, et telle quantité négative de lumière rouge.
Les schémas a et b sur la planche 1733 montrent comment ces valeurs de tristimulus rouge, vert et bleu sont transformées en valeurs toutes positives afin de faciliter les calculs colorimétriques. Cette transformation était nécessaire au moment où l’observateur standard a été défini en 1931, car à cette époque les ordinateurs n’existaient pas. De nos jours il est plus facile de réaliser des calculs complexes avec des valeurs négatives…
Le schéma «a» sur la planche 1733 montre quelles sont les valeurs de tristimulus nécessaires à un observateur standard pour reproduire avec des lumières rouge, verte et bleue la couleur caractéristique de chacune des longueurs d’ondes (en horizontal : ondes courtes à gauche, ondes moyennes au milieu et ondes longues à droite).
Ces courbes montrent les quantités des trois lumières rouge, verte et bleue qui ont été nécessaires pour reproduire des lumières monochromatiques. C’est pourquoi on appelle ces courbes les «color‑matching functions», ou «courbes de mise en concordance des couleurs».
En observant les courbes du schéma «a» de la planche 1733, on remarque qu’il a été nécessaire d’utiliser des valeurs négatives de lumière rouge dans le cas de plusieurs lumières monochromatiques qu’on peut qualifier de bleus cyan. Ces lumières monochromatiques n’ont pas pu être reproduites tout à fait correctement avec les deux lumières verte et bleue. C’est parce que les deux lumières verte et bleue qui ont été utilisées durant les expériences sont des couleurs primaires réelles, qui ont des limitations physiques.
Il y a eu un second observateur standard en 1964, après celui de 1931.
1185 :
L’observateur standard… en 1931 les mesures ont été effectuées avec un champ de vision de 2 degrés. On obtient des résultats légèrement différents lorsque le champ de vision est de plus de 4 degrés, c’est pourquoi en 1964 de nouvelles mesures ont été réalisés avec un champ de vision de 10 degrés. Lorsqu’on travaille avec le modèle colorimétrique de la CIE et qu’il n’est pas spécifié s’il s’agit du modèle construit sur les mesures de 1931 ou sur celles de 1964, alors on suppose d’office qu’on travaille avec le modèle qui est construit sur les mesures de 1931, avec un champs de vision de 2 degrés.
1354*/1356
Les courbes de tristimulus d’un observateur standard…
Le schéma montre les courbes de tristimulus d’un observateur standard.
Comme on le voit sur le schéma il y a deux séries de mesures…
1) Une série de mesures avec un angle d’illumination de 2 degrés… Ce sont les mesures qui ont été réalisées en 1931. Les échantillons de couleur éclairaient principalement la partie de la rétine qui s’appelle la «fovéa».
2) Une autre série de mesures avec un angle d’illumination de 10 degrés… Ce sont les mesures qui ont été réalisées en 1964. Les échantillons de couleur éclairaient la partie centrale et aussi la partie périphérique de la rétine. C’est important puisque la partie périphérique de la rétine est moins sensible aux couleurs, mais qu’elle joue tout de même un rôle important dans la perception visuelle. Cela avait été négligé en 1931. C’est pourquoi de nouvelles mesures ont été réalisées en 1964.
Pourtant, quand on lit des données x, y et z d’une couleur, il s’agit le plus souvent des données relatives à l’observateur standard de 1931, sauf très rarement quand il est précisé qu’il s’agit de l’observateur de 1964.
Les liens URL qui sont donnés vous dirigent vers des sites sur lesquels on trouve des données spectrales qui concernent ces observateurs standards, données dont la largeur de bande est de 5 nanomètres, ou même parfois de seulement 1 nanomètre. On trouve aussi sur ces sites les données spectrales qui concernent des observateurs qui sont déficients au niveau de la perception des couleurs.
1777
3.4.3. Le «Maxwell spot» est un métamérisme qui est dû à la répartition non uniforme des récepteurs de lumière sur la rétine
C’est une sorte de métamérisme dont on parle assez peu souvent. Il s’agit d’un type de métamérisme qui est dû à la répartition non uniforme des récepteurs de lumière sur la rétine.
Prenons le cas deux couleurs qui produisent des sensations identiques chez un observateur dont le champ de vision de 2 degrés, mais qui produisent des sensations différentes chez cet observateur dont le champ de vision a été élargi, par exemple le champ de vision est désormais de 10 degrés.
Ce n’est pas d’un changement de l’éclairage qui produit le métamérisme dans ce cas-ci, mais bien le fait qu’une partie plus grande de la partie de la rétine reçoit la couleur.
Cela voudrait dire que les deux couleurs semblent identiques lorsqu’elles sont vues par la partie centrale de la rétine, mais semblent différentes sur le reste de la rétine.
En regardant ces deux couleurs côte à côte, il y aurait un petit endroit du champ de vision où les couleurs sembleraient identiques, mais dans la vision plus périphérique il y aurait une différence entre ces deux couleurs. Ce petit endroit du champ de vision où les couleurs sembleraient identiques ne serait pas toujours au même endroit : il bougerait avec le mouvement des yeux.
Cet endroit du champ de vision où les couleurs sembleraient identiques est appelé le «Maxwell spot», parce que Maxwell a été un des premiers à décrire ce phénomène.
L’observateur standard a pu être créé en utilisant trois couleurs primaires parce que la vision humaine est trichromatique
1179
La théorie de la vision trichromatique
La théorie de la vision trichromatique est également connue sous le nom de «théorie de Young‑Helmholtz», et est basée en partie sur le travail de Maxwell.
Au moment où cette théorie a été émise, elle n’était pas encore vérifiée. Aujourd’hui on sait que cette théorie est valable.
La théorie de la vision trichromatique suggère que la plupart des couleurs peuvent être créées en utilisant seulement trois couleurs primaires, parce l’œil humain contient seulement trois types de récepteurs sensibles à la couleur, ce sont les trois types de cônes : la courbe spectrale exacte d’une couleur ne doit pas nécessairement être reproduite telle quelle pour arriver à reproduire chez l’être humain une sensation colorée équivalente.
Le fait qu’il n’y ait que trois types de récepteurs sensibles à la couleur ne permet pas une bonne analyse du stimulus visuel… On dit que la «résolution analytique» de l’œil est médiocre…
2071 :
3.4.7. La «résolution analytique» de l’œil
La «résolution analytique», c’est la faculté à discerner les différentes parties d’un stimulus.
La puissance d’analyse de l’œil, sa résolution analytique, est médiocre en ce qui concerne la couleur… C’est-à-dire qu’un stimulus lumineux complexe est perçu comme étant une sensation isolée : l’œil repère quelle est la longueur d’onde dominante du stimulus lumineux, autrement dit quelle est la couleur de la lumière, mais l’œil n’est pas capable de discerner tous les détails de la courbe spectrale de cette couleur.
En comparaison la résolution analytique de l’oreille est meilleure que la résolution analytique de l’œil… Quand on écoute un orchestre, il est possible de se concentrer sur un instrument et de faire abstraction dans son esprit de tous les autres instruments de l’orchestre.
Il n’est par contre pas possible face à un stimulus visuel complexe comme de la lumière blanche de focaliser son attention uniquement sur certaines ondes, celles de 430 à 470 nanomètres par exemple.
C’est cette médiocrité de la faculté de l’œil à discerner les différentes longueurs d’ondes d’une couleur qui va permettre de n’utiliser que trois couleur primaires pour recréer une multitude de couleurs.
Les trois primaires qu’on utilise sont le Rouge, le Vert et le Bleu. C’est comme cela que fonctionnent les moniteurs d’ordinateurs et les télévisions…
0609/0602*
Le schéma de la planche 0602 montre comment différentes quantités de trois couleurs primaires Rouge, Verte et Bleue sont utilisées pour reproduire une couleur dans une télévision ou dans un moniteur d’ordinateur. Les différentes quantités de trois couleurs primaires sont combinées pour donner la sensation d’une couleur unique.
1614
Rappel à propos des sensibilités des récepteurs couleurs de l’œil…
Chaque type de cônes a son pic d’efficacité… C’est la partie la plus haute sur la courbe qui montre sa sensibilité au spectre des lumières visibles.
Le schéma sur la planche 1614 montre la sensibilité spectrale des récepteurs de l’œil humain.
2102
Principe de la synthèse additive (additivity)…
XXXX :
Pour reproduire la couleur d’un objet, on pourrait de premier abord croire qu’il est nécessaire d’avoir une multitude de sources lumineuses qui correspondent toutes à des couleurs spectrales différentes, et régler l’intensité de chacune de ces sources lumineuses séparément jusqu’à ce que la courbe spectrale de l’objet soit parfaitement reproduite.
En pratique, des sensations de couleurs équivalentes peuvent être obtenues en mélangeant seulement trois couleurs. C’est parce que la puissance d’analyse de l’œil est médiocre en ce qui concerne la couleur, en comparaison à la puissance analytique d’autres organes sensoriels tels que les oreilles ou le nez… Un stimulus lumineux complexe est perçu comme étant une sensation isolée.
Les valeurs de tristimulus XYZ de l’observateur standard permettent de créer des modèles colorimétriques, comme les modèles XYZ et xyY
Les valeurs de tristimulus XYZ de l’observateur standard ne constituent pas un modèle colorimétrique en soi. Pour obtenir un modèle au départ des valeurs XYZ, il faut convertir ces valeurs en trois axes de coordonnées d’un modèle colorimétrique tridimensionnel cubique.
Ces axes s’appellent x, y et z.
Remarquez que les noms des axes s’inscrivent en minuscules, afin de ne pas les confondre avec les valeurs de tristimulus XYZ, dont les noms sont inscrits en majuscules.
Les valeurs de tristimulus XYZ de l’observateur standard ne constituent donc pas un modèle colorimétrique en soi, ce sont des valeurs mesurées qui permettent de connaître précisément la manière dont un observateur standard perçoit la lumière, et qui permettent par conséquent de créer les modèles colorimétriques CIE XYZ, CIE xyY.
Comme nous le verrons plus loin, ces modèles CIE XYZ et CIE xyY sont très important, puisqu’ils permettent de créer une multitude d’autres modèles colorimétriques.
Est‑ce qu’il existe d’autres valeurs de tristimulus que les valeurs XYZ de l’observateur standard?
1735/1736/1737/1738/1739*/1740 :
Des valeurs de tristimulus sont trois quantités, ou stimuli, qui servent à décrire ou à créer des couleurs.
Ces trois valeurs sont très souvent des couleurs primaires : soit des colorants additifs (RGB par exemple), soit des colorants soustractifs (CMY par exemple).
Ces trois valeurs peuvent également être des attributs tels que «Luminosité», «Chroma» et «Teinte».
Ces trois valeurs peuvent aussi être les valeurs XYZ de l’observateur standard qu’on aura modifié et utilisées dans une construction mathématique tridimensionnelle comme par exemple les valeurs L, a et b du modèle Lab dont nous aurons l’occasion de reparler.
Mais certains rares spécialistes affirment que ce qu’on appelle des valeurs de tristimulus, ce sont uniquement des couleurs qui sont définies par des valeurs de primaires rouge, verte et bleue.
D’autres spécialistes, plus nombreux, notamment ceux de la société Pantone, affirment que dès lors qu’une couleur est définie par trois valeurs, il s’agit de valeurs de tristimulus. Ils considèrent par exemple qu’une couleur qui est définie par des valeurs HSB serait une couleur définie par des valeurs de tristimulus, et que les couleurs primaires rouge, verte et bleue constituent une sorte de valeurs de tristimulus, qu’ils appellent «valeurs de tristimulus trichromatique».
La planche 1739 montre le modèle colorimétrique HSB…
H = «Hue»… La teinte,
S = «Saturation»… La saturation,
B = «Brightness»… La luminosité (perçue).
1081
Les valeurs de tristimulus (en anglais : tristimulus data), ce sont les trois valeurs qui sont utilisées pour définir ou pour créer une couleur, comme par exemple «Rouge 255, Vert 0, Bleu 0».
Avantages et désavantages de la description des couleurs par des valeurs de tristimulus de type XYZ ou d’un autre type, par rapport à la description des couleurs par des courbes spectrales…
AVANTAGES de la description des couleurs par des valeurs de tristimulus, par rapport à la description des couleurs par des courbes spectrales…
1) Les valeurs de tristimulus ressemblent à la manière dont la vision humaine fonctionne, soit au niveau physiologique (R, G, B), soit au niveau psychologique (Teinte, Saturation, Luminosité).
2) Ces valeurs peuvent être reportées dans un modèle tridimensionnel. C’est utile pour créer des modèles qui permettent de visualiser à quel point deux couleurs sont différentes, ou pour visualiser à quel point deux appareils fonctionnent de manière différente, ou pour choisir les couleurs dans les logiciels.
3) La couleur qui résulte du mélange de deux lumières colorées peut être calculée à l’avance. Les valeurs de tristimulus de la couleur résultante sont la somme des valeurs de tristimulus des deux lumières colorées. Si les deux lumières colorées sont mélangées en proportions égales (50%,50%) alors les valeurs de tristimulus de la couleur résultante sont la moyenne des valeurs de tristimulus des deux lumières colorées.
Cette propriété fondamentale de la synthèse additive permet de calculer à l’avance la couleur qui sera obtenue en mélangeant n’importe quel nombre de lumières.
Si les valeurs de tristimulus de la couleur calculées à l’avance sont positives, alors cette couleur peut être reproduite à l’aide des trois primaires utilisées lors de la définition de l’observateur standard par la CIE. Ca fonctionne aussi si une des lumières colorées qui participe au mélange a des valeurs de tristimulus négatives.
DÉSAVANTAGES de la description des couleurs par des valeurs de tristimulus, par rapport à la description des couleurs par des courbes spectrales…
1) Quand on parle de primaires «rouge», «verte» et «bleue», il ne s’agit en réalité que de noms qu’on donne à certaines parties du spectre des lumières visibles. Ces primaires peuvent changer d’un appareil RGB à l’autre, ou d’un modèle colorimétrique RGB à l’autre : il ne s’agit pas nécessairement d’un rouge bien particulier, d’un vert bien particulier et d’un bleu bien particulier. Pour que des primaires rouge, verte et bleue puissent servir à reproduire n’importe quelle couleur visible, il suffit que les courbes spectrales des primaires se chevauchent, et qu’elles couvrent la totalité du spectre des lumières visibles. Il y a beaucoup de combinaisons de primaires rouge, verte et bleue possible, et par conséquent il y a beaucoup d’espaces colorimétriques possibles qui sont basés sur des valeurs de tristimulus de primaires rouge, verte et bleue.
2) Des valeurs de tristimulus seules décrivent la couleur avec ambiguïté… Il faut aussi connaître la source d’éclairage. La description des couleurs par des valeurs de tristimulus nous renseigne sur la couleur d’une matière vue sous un certain éclairage. Quand on connaît les valeurs de tristimulus d’une couleur, il faut aussi connaître les caractéristiques de l’éclairage qui a servi durant la prise de mesure de la lumière.
Les courbes de réflectivité de la matière ne nécessitent pas de connaître le type d’éclairage qui était utilisé durant la prise de mesures.
X) Les valeurs de tristimulus d’un espace colorimétrique qui est «device‑dependent», comme le RGB, décrivent une couleur. Mais pour savoir de quelle couleur il s’agit, il faut aussi que les trois primaires de cet espace colorimétrique «device‑dependent» (RGB par exemple) soient connues, il faut qu’on connaisse leur emplacement dans un modèle colorimétrique qui est «device‑independant», comme le modèle CIE xyY.
4) Des valeurs de tristimulus peuvent toujours être calculées au départ de données spectrales, mais les données spectrales ne peuvent pas être calculées au départ des valeurs de tristimulus.
Pour transformer une courbe spectrale en valeurs de tristimulus XYZ, on utilise les «matching functions» de l’observateur standard
1185 :
L’observateur standard de la CIE est décrit au travers de «color matching functions» qui utilisent trois primaires virtuelles X, Y et Z.
1368*
La vision des couleurs chez un observateur standard…
Un observateur standard tel qu’il a été défini en 1931 par la Commission Internationale de l’Éclairage.
Cet observateur standard défini en 1931 par la CIE sert lors de calculs à propos des couleurs, comme nous aurons l’occasion de le voir plus tard lorsque nous aborderons la partie «Modèles colorimétriques» de cette formation en colorimétrie appliquée.
XXXX :
Le schéma «b» sur la planche 1733 montre les «color‑matching functions», ou «courbes de mise en concordance des couleurs», après une transformation mathématique qui les rend positives, dans le but de faciliter les calculs comme il a été expliqué précédemment. On peut dès lors parler de «primaires virtuelles» (imaginary colors).
Spectral weighting functions… transformation de courbes spectrales en valeurs XYZ
1204
L’intensité, c’est la quantité de lumière qui est reflétée à chaque bande le long du spectre des lumières visibles.
2131
Le calcul des valeurs de tristimulus d’une source lumineuse et d’un échantillon réfléchissant ne se fait pas de la même manière. Pour l’échantillon réfléchissant c’est un peu plus compliqué que pour la source lumineuse.
Calcul des valeurs de tristimulus d’une source lumineuse :
cela consiste à multiplier la courbe spectrale de la source lumineuse avec le spectre des trois «Matching functions» de l’observateur standard. On obtient ainsi la valeur de tristimulus de cette source lumineuse.
Calcul des valeurs de tristimulus d’un échantillon réfléchissant (Ca pourrait être la matière d’un objet) : cela consiste à multiplier d’abord la courbe spectrale de la source lumineuse avec la courbe de réflectivité de l’échantillon. La courbe de réflectivité de l’échantillon indique comment, pour chaque partie du spectre des lumières visibles, la matière de l’échantillon reflète une lumière blanche théorique qui a une intensité égale sur toutes les parties du spectre des lumières visibles.
Cette première opération permet de connaître la courbe spectrale de la lumière qui est effectivement réfléchie de l’échantillon de couleur. Cette lumière réfléchie a évidemment une courbe spectrale différente de la courbe de réflectivité de l’échantillon, puisque la source lumineuse a une courbe spectrale qui lui est spécifique, et qui n’est pas une lumière blanche théorique qui a une intensité égale sur toutes les parties du spectre des lumières visibles.
Ensuite le résultat obtenu est multiplié avec le spectre des trois «Matching functions» de l’observateur standard. On connaît ainsi la valeur de tristimulus de cet échantillon vu sous cette source lumineuse.
Cela explique pourquoi lorsqu’on connaît les valeurs de tristimulus d’un échantillon réfléchissant, il faut absolument connaître aussi le type d’éclairage qui a été utilisé pour obtenir ces valeurs de tristimulus. Sans cela, les valeurs de tristimulus sont incomplètes et inutiles.
1167 :
Un des synonymes de «courbe spectrale», c’est «profil». Mais c’est de moins en moins utilisé, parce que Ca prête à confusion avec les «profils colorimétriques» qui sont utilisés dans les systèmes de gestion des couleurs.
1075
Courbe de répartition de la puissance spectrale (Spectral Power Distribution Curve)…
C’est la quantité de lumière qu’une source lumineuse produit à chaque longueur d’onde.
1072
Les données spectrales (spectral data)…
C’est la manière la plus complète et précise de décrire une couleur, en spécifiant la quantité de lumière qu’un échantillon reflète à chaque longueur d’onde. En général les données spectrales d’échantillons montrent la quantité de lumière réfléchie selon des bandes d’une largeur de 10 ou 20 nanomètres tout le long du spectre des lumières visibles.
2109
L’observateur standard est un jeu de trois fonctions défini mathématiquement. Ainsi, le résultat d’expérience de comparaison entre des couleurs peut être calculé sans avoir à réellement faire l’expérience.
2104*
CIE color matching functions…
Le graphique de la planche 2104 montre la quantité de chacune des primaires nécessaires pour reproduire n’importe quel couleur spectrale pure. Ce graphique s’appelle «matching function».
Les trois primaires, ou «Matching functions», s’appellent X, Y et Z.
Pour reproduire une couleur en particulier, une ligne verticale est destinée à l’endroit de la longueur d’onde de cette couleur… ainsi on voit quelle quantité de chacune des trois courbes de «matching function» est nécessaire pour reproduire cette couleur. par exemple, pour reproduire la couleur bleu/violet de la longueur d’onde de 450 nanomètres, cela nécessite 0,33 unités de primaire X, 0,04 unités de primaire Y et 1,77 unités de primaire Z.
1374*
«Matching functions» du «standard observer»…
D’après la théorie trichromatique de la vision des couleurs, un observateur peut obtenir n’importe quelle couleur par un mélange additif de trois couleurs primaires.
En conséquence, n’importe quelle couleur peut être décrite par la quantité des trois couleurs primaires qu’un observateur utiliserait pour reproduire cette couleur.
En 1931, la CIE a montré à des observateurs des couleurs qui sont constituées d’une seule longueur d’onde. Pour chacune de ces couleurs, les observateurs devaient recréer la couleur la plus proche possible en utilisant en différentes quantités trois couleurs primaires définies par la CIE.
Les résultats de tous les observateurs ont été mis ensemble pour finalement créer le «standard observer», l’observateur standard, qui est une moyenne de tous les observateurs qui ont participé à l’expérience.
Le schéma de la planche 1374 montre les «color matching functions» des primaires XYZ de la CIE. On voit quelle quantité de chacune des primaires de la CIE est nécessaire afin de récréer la couleur pure de chacune des longueurs d’ondes. On voit que pour certaines couleurs, dans les bleus, il a été nécessaire de faire intervenir la primaire rouge afin d’atténuer la primaire bleue.
2119
Transformation des données spectrales d’une source de lumière en données de «tristimulus»…
Mesurer la courbe spectrale d’une source lumineuse et obtenir ses valeurs de «tristimulus», c’est un processus qui est automatisé. Un instrument qui s’appelle un spectroradiomètre mesure la luminosité avec une cellule photosensible à plusieurs intervalles sur les différentes longueurs d’onde qui composent la source lumineuse. Le spectroradiomètre connaît les «matching functions» de l’observateur standard pour chacune des longueurs d’ondes. Un microprocesseur fait le calcul, ainsi on connaît les valeurs de tristimulus X, Y et Z de la source lumineuses mesurée.
Un «luminance meter» fonctionne de manière similaire, mais est plus économique. Il ne donne que la valeur de luminosité, la valeur Y.
2113/2114*
Transformation des données d’une courbe spectrale en données de tristimulus…
Le spectre des lumières visibles est divisé en 31 bandes, dont les intervalles sont généralement de 10 nanomètres.
L’intensité d’une source lumineuse peut être mesurée à chacune de ces 31 bandes. Le résultat donne la courbe spectrale de cette source lumineuse.
Pour savoir où la couleur de cette source lumineuse se positionne dans le modèle CIE XYZ, il faut arriver à savoir quelle quantité de primaires X, Y et Z est nécessaire pour obtenir cette couleur dans le modèle CIE XYZ.
Le schéma montre la méthode qui est utilisée pour transformer les données spectrales de la couleur de la source lumineuse en une couleur obtenue avec différentes quantités de primaires X, Y et Z dans le modèle CIE XYZ.
Pour chacune des trois primaires X, Y, et Z il existe une courbe spéciale appelée «matching function». Souvenez-vous que les trois primaires utilisées dans le modèle CIE XYZ ne correspondent pas à des couleurs réelles, ce sont des primaires imaginaires qui ont été choisies parce qu’elles permettent de créer un modèle colorimétrique qui englobe toutes les couleurs visibles par l’œil humain. Les courbes «matching function» des primaires ne sont donc pas des courbes spectrales de véritables couleurs primaires.
Pour chacune des 31 bandes de la courbe spectrale de la source lumineuse, la valeur d’intensité lumineuse est multipliée par la valeur qui est dans la bande correspondante des trois courbes «matching function» des primaires.
Ensuite pour chacune des primaires du modèle CIE XYZ, on additionne les valeurs obtenues dans toutes les bandes. Cela donne la quantité de chacune des trois primaires qui est nécessaire pour définir la couleur dans le modèle CIE XYZ.
En voyant cela, on comprend pourquoi il est possible de transformer une courbe spectrale d’une couleur en des valeurs xyz du modèle CIE XYZ, mais que par contre il n’est pas possible au départ des valeurs XYZ de connaître la courbe spectrale d’une couleur.
599/600*
En 1931, La Commission Internationale de l’Éclairage a défini des «spectral weighting functions» d’un observateur standard. Ces «spectral weighting functions» disent comment la courbe spectrale d’une couleur doit être transformée en un tristimulus qui permet de reproduire la même couleur.
Le schéma montre 31 groupes de trois valeurs x, y et z. Il s’agit d’une version simplifiée des «spectral weighting functions». Les 31 valeurs dans la colonne de droite sont les valeurs de la courbe spectrale d’une couleur. Une opération mathématique est opérée entre chaque groupe des trois valeurs x, y et z des «spectral weighting functions» et la valeur correspondante de la courbe spectrale de la couleur dont on veut connaître les valeurs x, y et z dans le modèle CIE XYZ, ou autrement dit, de la couleur dont on veut connaître l’emplacement dans le modèle tridimensionnel CIE XYZ.
596*/598
Le schéma montre qu’une couleur peut être décrite par une courbe spectrale constituée de 31 nombres, chacun de ces nombres montrant la puissance de la lumière sur une bande large de 10 nanomètres.
Cependant, si des «spectral weighting functions» sont utilisées, trois nombres sont suffisants pour décrire cette même couleur.
On peut utiliser les courbes spectrales pour décrire une ou plusieurs couleurs, mais ce n’est pas possible d’utiliser les courbes spectrales pour décrire la couleur de chacun des millions de pixels qui composent une image. C’est cela l’intérêt de pouvoir décrire les couleurs en utilisant seulement trois composants.
0595
Passage d’une courbe spectrale à un encodage trichromatique des couleurs…
La vision de la couleur est trichromatique… Dans l’œil humain il y a trois types de récepteurs qui sont sensibles à la couleur.
Cela prouve que seulement trois composants sont suffisants pour décrire une couleur. Pour transposer une courbe spectrale en trois composants, il faut des «spectral weighting functions» qui permettent d’obtenir un résultat correct.
1614
Rappel à propos des sensibilités des récepteurs couleurs de l’œil… c’est différent des valeurs de tristimulus.
Le schéma sur la planche 1614 montre la sensibilité spectrale de l’œil humain.
À classer
Le modèle CIE XYZ facilite le passage d’un espace colorimétrique vers un autre. par exemple la transformation d’une couleur d’un espace colorimétrique RGB (il existe beaucoup d’espaces RGB) vers la couleur la plus proche dans un espace colorimétrique CMYK (il existe beaucoup d’espaces CMYK).
Réalisation d’un modèle colorimétrique tridimensionnel DEVICE DEPENDANT au départ de trois primaires réelles : Rouge, Verte et Bleue : ce sont les primaires réelles d’un moniteur, par exemple…
0237*/0238*/0239*/0240/0241/0242/
0243*/0244*/0245/0246/0247*/
0248*/0249*/0251*/0253*
Commençons par un simple mélange de deux lumières colorées…
Par exemple, lorsqu’on mélange une lumière rouge et une lumière verte on obtient de la lumière jaune.
Si on représente ce mélange par un modèle colorimétrique simple, on obtient ce qui est montré dans le bas de la planche 0237…
Sur ce schéma, le rouge et le vert sont des couleurs primaires, et le jaune est une couleur obtenue par mélange.
Ce jaune est constitué d’une quantité égale de rouge et de vert, c’est pourquoi sur le schéma ce jaune est positionné position juste au milieu entre les deux primaires rouge et verte.
Si on change l’intensité d’une des deux couleurs primaires qui créent une couleur par mélange, alors on influence le résultat du mélange
Dans l’exemple que nous avons pris précédemment (mélange d’une lumière verte et d’une lumière rouge en quantités égales pour créer du jaune)… Si on réduit l’intensité de la primaire verte, alors on obtient de l’orangé.
Sur le modèle colorimétrique simple ça se traduit par un décalage de la position de la couleur qui est obtenue par mélange des deux primaires… Cette couleur obtenue par mélange est plus proche de la primaire rouge. Le bas de la planche 0238 montre à quoi ressemble désormais le modèle colorimétrique simple que nous élaborons lentement.
De manière à obtenir de la couleur Cyan, on doit faire intervenir une troisième primaire dans notre modèle colorimétrique…
Après le Vert et le rouge, nous allons faire intervenir dans notre modèle colorimétrique une troisième lumière, une troisième couleur primaire. Ce sera la primaire Bleue.
Avec trois couleurs primaires qui sont aussi différentes les unes des autres, nous allons pouvoir créer la plupart des couleurs.
Le bas de la planche 0239 montre à quoi ressemble notre modèle colorimétrique avec trois primaires Rouge, Verte et Bleue…
Au milieu de chacune des trois lignes qui connectent les couleurs primaires, on obtient les couleurs secondaires Cyan, Magenta et Jaune.
La perception psychologique d’une couleur, l’être humain la décrit plus facilement en termes psychologiques, comme «Teinte», «Saturation» et «Luminosité», plutôt que par les quantités de lumières Rouge, Verte et Bleue qui permettent de reproduire cette couleur par synthèse additive (= par mélange de lumières)
Peu de gens décrivent les couleurs par leurs pourcentages de lumières rouge, verte et bleue. Seuls quelques professionnels de la couleur s’expriment ainsi.
Il est plus facile pour la plupart des gens de décrire une couleur en utilisant des termes psychologiques. Une personne à qui on demande de décrire une couleur dira d’abord qu’il s’agit, par exemple, d’un orangé, ou d’un bleu…
Cela nous indique quelle est la «Teinte» de la couleur. La «Teinte», c’est la première des trois composantes «psychologiques» d’une couleur, nous en avons déjà parlé précédemment durant cette formation.
Ensuite cette personne précisera si cette teinte est très saturée, moyennement saturée ou peu saturée…
Cela, ça nous indique quel est le degré de pureté de la teinte, cela nous indique à quel point elle ressemble à du gris, ou bien à quel point elle est pure, sans gris. La saturation est une des trois composantes «psychologiques» de la couleur.
Cette personne nous dira aussi que cette teinte est très lumineuse, moyennement lumineuse ou peu lumineuse.
Cela, ça nous indique quel est le degré de pureté de la teinte, cela nous indique à quel point elle ressemble à du gris, ou bien à quel point elle est pure, sans gris.
Nous allons maintenant utiliser ces termes psychologiques pour parler des variations de couleurs dans notre modèle triangulaire RGB…
On ajoute progressivement un peu de primaire Bleue à la secondaire Jaune, et on observe comment cela se traduit dans notre modèle colorimétrique
Sur la planche 0243 le modèle montre que les deux primaires Verte et Rouge ont une intensité équivalente… le Vert est à 100% d’intensité et le Rouge est à 100% d’intensité… Cela crée une lumière Jaune.
Si on ajoute progressivement un peu de lumière Bleue à cette lumière Jaune, alors ce Jaune passe par différentes étapes : il devient graduellement moins «pur», on peut aussi dire qu’il devient moins «chromatique», mais ce terme est moins utilisé que les termes «pur» ou «saturé».
Il faut constater que tous ces Jaunes qui ont différents niveaux de pureté restent malgré tout des Jaunes… C’est parce que la quantité de Vert et de Rouge qui composent ces Jaunes reste identique, ce qui change c’est uniquement la lumière bleue qui s’ajoute au mélange.
Dans notre modèle colorimétrique, ce décalage progressif du jaune vers moins de pureté, moins de saturation, suit une ligne qui connecte l’emplacement du Jaune «pur» et l’emplacement de la primaire bleue.
On dit que le Bleu est la couleur «complémentaire» du Jaune…
1238/0244*
Les couleurs complémentaires
Les couleurs complémentaires, ce sont des couleurs qui créent un gris neutre lorsqu’elles sont additionnées. par exemple, le Jaune est la couleur complémentaire du Bleu. On peut dire aussi l’inverse : on peut dire que le Bleu est la complémentaire du Jaune.
Cela peut se comprendre si on réfléchit à ce qui se passe lorsqu’on réalise un mélange de lumières colorées… Mélanger des lumières colorées, c’est faire de la «synthèse additive». Nous en avons déjà parlé : les courbes spectrales des couleurs qu’on mélange se combinent et créent une autre couleur.
La courbe spectrale de la couleur Bleue a sa longueur d’onde dominante à l’endroit des ondes courtes (les bleus) du spectre des lumières visibles.
La courbe spectrale de la couleur Jaune a sa longueur d ‘onde dominante à l’endroit des ondes moyennes (les verts) et longues (les rouges) du spectre des lumières visibles.
Lorsque ces courbes spectrales se combinent, la longueur d’onde dominante de la lumière bleue «remplit le creux» de la courbe spectrale de la lumière Jaune… Finalement on obtient par mélange une lumière qui n’a plus de longueur d’onde dominante : la répartition énergétique de cette lumière est pour ainsi dire équivalente tout le long du spectre des lumières visibles… Il s’agit donc d’une lumière «achromatique», une lumière qui ne laisse pas discerner de couleur. Il s’agit soit d’un blanc, soit d’un gris… qui est un blanc peu intense.
Ceci est illustré sur schéma de la planche 0244.
Dans notre modèle, toutes les couleurs qui peuvent être créées par le mélange additif de ces trois primaires Rouge, Verte et Bleue se situent quelque part dans le triangle formé par les lignes qui relient ces trois primaires…
Au plus une couleur s’éloigne du centre du triangle, au plus sa saturation, sa pureté, augmente.
Une couleur créée par mélange de deux primaires a une saturation élevée dans le cas où elle ne contient que très peu de la troisième primaire.
Les couleurs les plus saturées sont celles qui sont créées uniquement par le mélange de deux primaires, sans intervention de la troisième primaire.
On réduit ou on augmente de manière identique l’intensité des primaires qui créent une couleur
La planche 0246 (???) montre ce qui se passe lorsqu’on réduit de manière identique l’intensité des primaires qui créent une couleur… La teinte de la couleur reste inchangée, mais la luminosité de la couleur diminue ou augmente.
Si l’intensité des trois primaires est diminuée complètement, alors on obtient du noir.
Si l’intensité des trois primaires est augmentée complètement, alors on obtient du blanc.
Le noir et le blanc n’ont aucune saturation, et au plus une couleur se rapproche de l’un ou l’autre de ces extrêmes, au moins elle est saturée. C’est un phénomène que tous les artistes qui travaillent avec la couleur ont pu expérimenter.
Le triangle formé par les trois primaires ne montre pas quel est le niveau de luminosité d’une couleur
Quand on voit l’emplacement d’une couleur sur le triangle de primaires de notre modèle, on ne sait pas dire quel est le niveau de luminosité de cette couleur… Cette couleur pourrait être peu lumineuse, moyennement lumineuse ou très lumineuse, on ne le sait pas.
On se trouve donc en face d’un problème avec notre modèle colorimétrique… Le triangle des primaires nous indique seulement quelle est la teinte de cette couleur et quel est son niveau de saturation, mais il ne nous indique pas quel est son niveau de luminosité… Le triangle nous indique quelle est la «chromaticité de la couleur»…
1250
La «chromaticité» d’une couleur (Chromaticity)
Quand on parle de la «chromaticité» d’une couleur, on parle de la couleur SANS sa dimension «luminosité».
Toutefois ce mot n’est pas souvent utilisé en dehors du contexte de la colorimétrie… On parlera plus souvent des deux composants de la «Chromaticité» : la «Teinte» et la «Saturation».
Pour créer un modèle qui intègre la luminosité de la couleur, on doit transformer notre triangle en deux dimensions (un triangle «plat») en un modèle en trois dimensions
En ajoutant dans notre modèle un point qui symbolise le noir, l’absence de lumière, on va transformer notre modèle en une pyramide à base triangulaire.
La planche 0247 montre ce modèle en trois dimensions.
Pour bien comprendre l’illustration de la planche 0247, vous devriez vous imaginer que cette pyramide est un objet réel, et qu’elle est posée dans un local, sur le sol et calée contre deux murs. Elle est posée sur le côté formé par trois des quatre composants de notre modèle qui est désormais tridimensionnel : le côté formé par le Noir, ainsi que les primaires Bleue et Rouge.
Le noir est une des extrémités de l’axe de luminosité de notre modèle, mais où se situe l’autre extrémité, le blanc?
Dans votre esprit, tracez dans l’espace une ligne droite qui commence au point noir, qui passe par le point achromatique sur le triangle plat formé par les trois primaires rouge, verte et bleue, et que qui se prolonge au-delà du triangle… Vous obtenez l’axe de la luminosité dans ce modèle colorimétrique tridimensionnel, un axe qui va du noir au blanc…
Dans notre modèle, le triangle «de chromaticité» (on en a parlé précédemment, donc on sait pourquoi on peut l’appeler ainsi) relie les trois primaires Rouge, Verte et Bleue, et sur le schéma on a l’impression que le blanc se situe quelque part SUR LE PLAN du triangle plat formé par ces trois primaires : c’est une erreur…
…En effet, ces trois primaires sont à leur maximum de luminosité : 100%, et lorsqu’elles fonctionnent ensemble pour créer du blanc, la luminosité de la lumière obtenue est forcément plus importante que la luminosité de chacune des primaires fonctionnant à 100%, parce que les puissances énergétiques de chacune de ces primaires s’additionnent.
Regardez le schéma de la planche 0249… On y voit l’emplacement du noir et du blanc par rapport au triangle de chromaticité.
Dans le modèle tridimensionnel…
Si une couleur est à plus de très lumineuse, alors elle se situe plus près du blanc, au-dessus du triangle de «chromaticité» de notre modèle.
Si une couleur est très sombre, alors elle se situe plus près du noir, en dessous du triangle de «chromaticité» de notre modèle.
Ce modèle ne peut pas représenter toutes les couleurs visibles
Ceci était une première approche de la construction d’un modèle colorimétrique.
Il faut remarquer que ce modèle colorimétrique n’est pas capable de représenter toutes les couleurs qui sont visibles par l’œil humain…
En effet, il s’agit d’un modèle qui est «device dependant»… C’est-à-dire qu’il a été construit au départ de couleurs réelles. Il en résulte que ce modèle mathématique ne peut représenter que les couleurs qui peuvent être créées dans la réalité à l’aide de ces primaires réelles.
Comme les mathématiques ne sont pas soumises aux contraintes de la réalité, nous allons pouvoir créer maintenant un modèle colorimétrique qui sera capable de décrire toutes les couleurs qui sont visibles par l’œil humain…
Pour cela, nous allons utiliser les valeurs de tristimulus de l’observateur standard de la CIE, dont nous avons déjà parlé.
Souvenez-vous que lors de l’expérience de mise en concordance des couleurs, qui a permis de récolter les valeurs de tristimulus de l’observateur standard, il a fallu utiliser des valeurs négatives parce qu’avec les trois primaires réelles qui étaient utilisées durant l’expérience il n’était pas possible non plus de reproduire toutes les couleurs «pures» du spectre des lumières visibles.
Nous allons utiliser ces valeurs négatives lors de la création d’un modèle colorimétrique qui sera capable de décrire toutes les couleurs qui sont visibles par l’œil humain.
Réalisation d’un modèle colorimétrique tridimensionnel DEVICE INDEPENDANT, capable de décrire toutes les couleurs visibles, au départ de trois primaires réelles Rouge, Verte et Bleue utilisées lors de la définition des valeurs de tristimulus XYZ de l’observateur standard de la CIE
Le schéma
A FAIRE
Représente un modèle colorimétrique tridimensionnel…
Sur un plan toutes les teintes sont représentées : à l’extérieur du plan il y a les teintes à leur saturation maximale, c’est ce qu’on appelle parfois les «couleurs spectrales pures», et au milieu du plan ces teintes sont complètement désaturées. D’un côté du plan il y a le noir et de l’autre coté du plan il y a le blanc. Toutes les couleurs visibles peuvent être représentées sur ce modèle…
Quand on parle de couleurs très saturées, il ne faut pas croire pour autant qu’il s’agit de couleurs qui sont constituées d’une seule longueur d’onde. Seuls les lasers présentent cette caractéristique de n’être constitué que d’une seule longueur d’onde. En réalité une couleur très saturée, c’est une couleur qui a une courbe spectrale qui présente une forme bien distincte… On repère très bien sur sa courbe spectrale quelle est la longueur d’onde dominante de la couleur, mais d’autres longueurs d’ondes contribuent tout de même dans une moindre mesure à la création de cette couleur saturée.
Comme il s’agit de couleurs très saturées, elles se situent sur le plan des teintes dans le modèle tridimensionnel qui montre toutes les couleurs. Ces trois primaires forment un triangle sur le plan des teintes, le plan dont nous avons parlé. Toutes les couleurs qui peuvent être créées avec ces primaires se trouvent à l’intérieur de ce triangle. C’est parce que pour obtenir d’autres couleurs au départ de ces primaires, on mélange deux ou trois de ces primaires à différentes intensités. Et ce qu’on fait en réalité en mélangeant ces primaires, c’est combiner leurs courbes spectrales. C’est pourquoi les caractéristiques physiques de ces primaires, c’est-à-dire leurs courbes spectrales, c’est vraiment ce qui détermine, tant en théorie qu’en pratique, quelles sont les couleurs qu’il est possible de reproduire avec ces primaires.
Le fait de choisir des couleurs primaires saturées est intéressant parce que pour obtenir une couleur moins pure, moins saturée, et qui a donc une courbe spectrale moins bien définie, il suffit d’utiliser une de ces primaires à une certaine intensité, et d’altérer sa courbe spectrale en utilisant la ou les courbe(s) spectrale(s) d’une ou de deux des autres primaires à certaines intensités. Il n’est par contre pas possible d’obtenir une couleur saturée en combinant les courbes spectrales de couleurs moins pures, qui ont des courbes spectrales moins bien définies. Voilà pourquoi il vaut mieux avoir des primaires qui soient les plus saturées possibles. Ceci est valable autant pour un modèle colorimétrique que pour un moniteur RGB.
Une seule couleur primaire représente un point sur le plan des teintes, et représente une ligne dans le modèle colorimétrique tridimensionnel, une ligne qui va du noir au blanc en passant par tous les niveaux de luminosité possibles de teinte.
Deux couleurs primaires créent un segment sur le plan des teintes, et représentent un plan dans le modèle colorimétrique tridimensionnel. Le schéma sur la planche 2164 montre ces deux couleurs primaires dénommées ici A et B. N’importe quelle couleur sur ce plan peut être produite par un mélange des deux primaires A et B à différentes intensités lumineuses.
Si les primaires peuvent prendre des valeurs négatives, alors le segment sur le plan des teintes peut être agrandi, ainsi que le plan dans le modèle colorimétrique tridimensionnel, et n’importe quelle couleur du spectre des lumières visibles qui se situe sur ce plan agrandit peut alors avoir des coordonnées qui indiquent où elle se situe avec sa dimension «luminosité» dans le modèle colorimétrique tridimensionnel. Le schéma sur la planche 2164 montre ces deux couleurs primaires dénommées ici A et B, et le segment agrandit.
Si on ajoute une troisième primaire, qu’on appelle ici C, alors on peut donner des coordonnées à toutes les couleurs visibles afin d’indiquer où elles se situent dans le modèle colorimétrique tridimensionnel. Voyez les schémas sur les planches 2065 et 2066.
Remarquez sur le schéma de la planche 2166 qu’il y a en fait très peu de couleurs dont la position dans le modèle colorimétrique peut être décrite avec des valeurs positives. La plupart des couleurs sont décrites avec des valeurs négatives.
Cela prouve que la position de chacune des couleurs visibles pourrait être décrite avec n’importe quelles primaires dans un modèle colorimétrique tridimensionnel qui montre toutes les couleurs visibles, à partir du moment où ces primaires peuvent avoir des valeurs négatives. Peu importent les primaires choisies : dans ce cas, il s’agit en A de jaune, en B de magenta et en C de vert turquoise.
On sait que lors de la définition des valeurs de tristimulus de l’observateur standard, des valeurs négatives ont été utilisées, parce que les primaires réelles utilisées lors de l’expérience ne permettaient pas de recréer toutes les couleurs pures visibles par l’œil humain.
On peut considérer que les valeurs négatives qui ont été utilisées lors de la définition de l’observateur standard ont servi à compenser le fait que des primaires extrêmement saturées n’étaient pas disponibles durant l’expérience.
Ces primaires «sur‑saturées» auraient permis de récréer toutes les couleurs pures visibles par l’œil humain, sans avoir recours à des valeurs négatives.
Évidemment dans la réalité ces couleurs sur‑saturées n’existent pas… Mais dans un modèle mathématique elles peuvent exister.
Connaissant les valeurs négatives qui ont été nécessaires durant l’expérience, on sait à quel point les primaires qui étaient utilisées durant l’expérience n’étaient pas assez saturées. Dans le modèle colorimétrique XYZ, il suffit de décaler la position des primaires réelles un peu plus loin de l’origine des coordonnées x, y et z dans le modèle XYZ. On obtient ainsi des primaires sur‑saturées, qui n’existent pas, mais qui vont permettre d’englober la totalité des couleurs visibles, et donc de produire un modèle qui n’a pas de valeurs négatives.
Au moment où ce modèle a été mis au point, c’était important de ne pas avoir de valeurs négatives, car en 1931 les ordinateurs n’existaient pas, et le fait de n’avoir que des valeurs positives a facilité les calculs. À notre époque, c’est moins important.
Les primaires rouge, verte et bleue utilisées durant l’expérience de définition de l’observateur standard ont donc été transformées en des primaires virtuelles, que nous appelleront X, Y et Z, c’est le nom qu’elles portaient après que les valeurs de tristimulus de l’observateur standard aient été modifiées pour être positives, comme nous l’avons vu précédemment durant la formation.
Notre modèle représente donc désormais le modèle XYZ de la CIE.
En résumé :
Dans le modèle XYZ de la CIE, les niveaux d’intensité des deux lumières rouges qui était utilisées durant la définition de l’observateur standard ont été transformés en la valeur X. Cette transformation a eu lieu pour supprimer les valeurs négatives, nous en avons parlé.
Les niveaux d’intensité des deux lumières vertes qui était utilisées durant la définition de l’observateur standard ont été transformés en la valeur Y.
Les niveaux d’intensité des deux lumières bleues qui était utilisées durant la définition de l’observateur standard ont été transformés en la valeur Z. Vous savez de quoi il s’agit, nous en avons parlé il y a peu de temps.
Donc on ne devrait pas appeler les primaires de notre modèle «Rouge», «Verte» et «Bleue» mais plutôt X, Y et Z. Cela ne change pas grand-chose : la primaire X correspond toujours à du rouge, la primaire Y à du vert et la primaire Z à du bleu. Simplement il s’agit d’un rouge, d’un vert et d’un bleu super‑saturés qui n’existent pas dans la réalité, ceci dans le but d’éviter l’utilisation de valeurs négatives dans le modèle.
Il y a trois axes x, y et z qui partent du noir et qui passe chacun par une de ces primaires virtuelles X (rouge), Y (verte) et Z (bleue). Ces trois axes sont gradués de 0 (noir) à 1 (la primaire virtuelle X, Y ou Z à 100% d’intensité).
Un peu plus d’informations à propos des primaires virtuelles (imaginary primaries) du modèle XYZ
Pour élaborer le modèle tridimensionnel XYZ, ce sont des primaires très saturées qui ont été utilisées.
Les primaires virtuelles du modèle XYZ sont des primaires qui se situent en dehors du plan défini par le «spectrum locus» le long duquel il y a toutes les teintes à leur saturation maximale, qu’on appelle parfois des couleurs spectrales pures. Ce sont des primaires qui ne peuvent donc prendre que des valeurs positives pour décrire la position d’une couleur sur le plan des teintes à leur saturation maximale.
La CIE a décidé qu’il n’était pas acceptable qu’un standard international utilise des valeurs négatives. En utilisant une formule mathématique, la CIE a transposé les valeurs de tristimulus RGB de l’observateur standard en des valeurs toutes positives qu’on appelle valeurs de tristimulus XYZ. Les valeurs X, Y et Z ne correspondent pas tout à fait aux valeurs Rouge, Verte et Bleue…
Elles y correspondent plus ou moins : les valeurs de tristimulus RGB de l’observateur standard ont été converties en valeurs de tristimulus XYZ en subissant une adaptation de manière à ce que parmi les valeurs de tristimulus X, Y et Z d’une couleur, la valeur Y soit un indicateur du niveau de luminosité général de cette couleur. C’est pourquoi parmi les trois valeurs de tristimulus X, Y et Z, la valeur Y est aussi appelée le «facteur luminosité» (luminance factor)… l’échelle de la valeur Y va toujours de 0 à 100…
Il s’agit d’une indication de la luminosité perçue par l’œil humain… Souvenez-vous que l’être humain n’a pas une sensibilité identique à celle d’un appareil de mesure… par exemple lorsqu’on demande à quelqu’un de diminuer par deux l’intensité d’un éclairage, la personne diminue l’intensité de cet éclairage à 18% d’intensité réelle, qui peut être mesurée de manière fiable et objective avec un instrument.
Il n’est pas étonnant que parmi les trois valeurs de tristimulus R, G et B de l’observateur standard, ce soit la valeur G (green, vert) qui ait été choisie comme indicateur du niveau de luminosité général des couleurs. En effet, l’œil humain est particulièrement sensible au vert. Nous en avons parlé lorsque nous avons abordé durant cette formation le problème de la couleur du point de vue de la biologie.
1380
Pourquoi est‑ce que les couleurs primaires de la CIE sont appelées des «imaginary primaries» (primaires virtuelles)?
Il n’est pas possible d’utiliser des couleurs primaires réelles et de faire en sorte que toutes les couleurs visibles puissent être reproduites par mélange additif de ces trois primaires. D’ailleurs, dans un vrai système de reproduction des couleurs par mélange additif de trois primaires, comme une télévision, seule une petite partie des couleurs visible peut être affichée.
L’utilisation de trois couleurs primaires virtuelles permet de reproduire toutes les couleurs visibles. Le concept des primaires virtuelles n’est pas évident à comprendre. Heureusement il n’est pas nécessaire de vraiment comprendre ce concept pour arriver à comprendre et utiliser la spécification des couleurs avec des modèles colorimétriques de la CIE.
Parmi les raisons de l’existence de ces primaires virtuelles, il y a ceci…
1) Les primaires virtuelles ont été choisies de manière à ce que n’importe quelle couleur puisse être spécifiée à l’aide de valeurs x, y et z positives. En 1931, au moment où le modèle XYZ a été mis au point, c’était important de travailler avec des valeurs positives, parce que les ordinateurs n’existaient pas encore et que ça facilitait les calculs.
2) Les coefficients des primaires X, Y et Z (=la force des primaires X, Y et Z) ont été choisis de manière à ce que la valeur y d’une couleur soit proportionnelle au niveau de luminosité du mélange additif nécessaire pour reproduire cette couleur.
3) Les coefficients des primaires X, Y et Z ont également été choisis de manière à ce qu’une même quantité de primaires X, Y et Z soit nécessaire pour reproduire une couleur virtuelle qui aurait une énergie identique à toutes les longueurs d’ondes (=blanc pur).
2106/2107*
Les nombres imaginaires en mathématique…
En mathématique, beaucoup de problèmes peuvent être résolus plus simplement en utilisant des nombres imaginaires, qui contiennent la racine carrée de ‑1.
C’est ainsi que les trois primaires qui sont utilisées pour décrire les caractéristiques de l’observateur standard sont des couleurs «virtuelles» (imaginary colors), en ce sens qu’elles ne correspondent pas à de véritables couleurs.
Elles ont la propriété d’être considérablement plus saturées que des couleurs véritables… il en résulte que quand on reproduit une couleur véritable à l’aide des trois primaires «virtuelles, cela ne nécessite jamais qu’une de ces primaires prenne une valeur négative.
La primaire X est un rouge/magenta super‑saturé.
La primaire Y est une véritable couleur verte spectrale pure d’une longueur d’onde de 520 nanomètres, mais elle est super‑saturée.
La primaire Z est une véritable couleur bleue spectrale pure d’une longueur d’onde de 477 nanomètres, mais elle est super‑saturée.
La primaire Y a été choisie pour corresponde exactement à la sensibilité de la vision photopique (c’est la vision avec les cônes, en plein jour), et plus particulièrement la courbe de sensibilité de la vision photopique telle qu’elle a été définie par la CIE. par conséquent, la primaire Y montre les informations de luminosité des couleurs. La planche 2107 montre la courbe de sensibilité de la vision photopique telle qu’elle a été définie par la CIE. Nous avons déjà parlé de la sensibilité des cônes et de la sensibilité des bâtonnets lorsque nous avons abordé la couleur du point de vue de la biologie durant cette formation en colorimétrie appliquée.
1064
Les primaires…
Dans un modèle colorimétrique, ce sont les composants de la couleur .
Il existe des primaires visibles par l’être humain, comme dans les modèles RGB et CMYK.
Il existe aussi des primaires virtuelles (imaginary primaries), des constructions mathématiques, comme CIE XYZ 1931 ou CIELAB 1976.
2163/2164*/2165*/2166*
Les couleurs primaires du modèle XYZ de la CIE sont des primaires virtuelles (imaginary primaries), qui ont toujours des valeurs positives. Ces valeurs positives ont pour but de faciliter les calculs… C’est parce que ce modèle date de 1931, avant que les ordinateurs n’existent.
Un modèle colorimétrique peut utiliser des couleurs primaires réelles, des couleurs visibles qui font partie de ce modèle, et malgré tout intégrer tout le spectre des lumières visibles. Il suffit que ces primaires réelles puissent prendre des valeurs négatives… au départ de l’élaboration du modèle XYZ de la CIE, il y a les mesures réalisées auprès de plusieurs personnes en utilisant des couleurs primaires réelles, c’est ce qu’on a appelé la définition de l’observateur standard.
Voici une démonstration qui prouve qu’un modèle colorimétrique complet peut utiliser malgré tout des couleurs primaires réelles, des couleurs visibles…
0254*
Planche 0254 : En théorie il est possible, avec les primaires virtuelles du modèle XYZ, de définir des couleurs qui se situent entre le triangle qui relie les primaires et le «spectrum locus». Ces couleurs sont toutefois virtuelles, elles ne peuvent pas être concrétisées physiquement.
Les couleurs primaires RGB d’un moniteur, par exemple, créent quant à elles un triangle qui se situe entièrement dans les «spectrum locus», les couleurs visibles.
Le point achromatique de l’espace colorimétrique de ce moniteur montré sur le «Chromaticity diagram xyY» se situe plus ou moins au centre du triangle des primaires virtuelles du modèle XYZ.
Le plan qui relie les trois primaires du modèle XYZ: le plan de chromaticité
Voici une affirmation : La somme des coordonnées x, y et z d’une couleur située sur le triangle de chromaticité est toujours égale à 1…
Voici l’explication : Ce qui va être expliqué ici n’est valable que pour les couleurs qui sont véritablement à 50% d’intensité lumineuse dans le modèle XYZ que nous voyons ici. Il s’agit donc de toutes les couleurs qui se situent sur le triangle plat créé par les trois primaires virtuelles X (rouge), Y (verte) et Z (bleue), le triangle de chromaticité.
Pour comprendre ce qui suit, on va considérer que le plan créé par l’axe X (primaire virtuelle rouge) et l’axe Y (primaire virtuelle verte) est le fond du modèle. L’axe Z (primaire virtuelle bleue) représente donc la profondeur du modèle.
N’importe laquelle de ces couleurs qui sont situées sur le triangle de chromaticité a une position définie dans l’espace du modèle…
Prenons le cas d’une couleur qui se situe sur le triangle de chromaticité et qui est éloignée du noir en horizontal d’une valeur x=0,6 et en vertical d’une valeur de y=0,3.
Remarquez qu’on indique les coordonnées d’une couleur située sur le triangle de chromaticité en utilisant des lettres minuscules, pour faire la distinction avec les primaires XYZ du modèle, qui elles sont toujours inscrites en majuscules.
On peut la deviner la valeur z de cette couleur qui est située sur le triangle de chromaticité. La valeur z indique à quel point elle s’éloigne du noir en profondeur. On peut deviner cette valeur z parce que La somme des coordonnées x, y et z d’une couleur située sur le triangle de chromaticité est toujours égale à 1. Les valeurs de tristimulus ont été normalisées dans le modèle XYZ pour qu’il en soit ainsi. Il suffit de faire le calcul : 1 ‑0,6 ‑0,3 = 0,1… 0,1 est la coordonnée z de cette couleur qui se situe sur le triangle de chromaticité. Il s’agit d’un rouge réel, qui est très proche de la primaire virtuelle rouge.
Nous verrons plus tard que ceci vous servira à comprendre le modèle xyY, qui est dérivé du modèle XYZ qu’on est en train de décrire.
Regardons le schéma de la planche 0248…
On y montre où se trouve dans le modèle une couleur jaune/verdâtre : pour la trouver il faut partir du noir, suivre la flèche jaune/verdâtre, et tout au bout de la flèche vous trouvez l’emplacement de cette couleur dans le modèle. L’emplacement de ce jaune/verdâtre est indiqué par le nom «Color : yellowy‑green».
La flèche traverse le triangle plat formé par les trois primaires rouge, verte et bleue. À l’endroit où la flèche croise ce triangle plat il y a un point qui est indiqué. Il s’agit de l’emplacement de cette couleur jaune/verdâtre sur le triangle de chromaticité. Souvenez-vous que lorsqu’on voit une couleur indiquée sur ce triangle, on connaît sa teinte et son niveau de saturation, mais pas sa luminosité. Si on ne voyait que le triangle, et pas le bout de la flèche, on saurait qu’on a affaire à une couleur peu saturée, parce qu’elle est située vers le milieu du triangle de chromaticité, et on saurait qu’il s’agit d’un jaune/verdâtre, parce qu’elle est plutôt éloignée de la primaire bleue du triangle et qu’elle se rapproche plutôt de primaires verte et rouge, mais surtout de la primaire verte. L’emplacement de ce jaune/verdâtre sur le triangle de chromaticité est indiqué par le nom «Chromaticity : yellowy‑green».
Ce qu’on perçoit comme étant du jaune, c’est une couleur qui est très lumineuse par nature, c’est pourquoi dans le modèle tridimensionnel elle se situe loin du noir, au-dessus du triangle. Si elle était de faible intensité lumineuse elle se situerait en dessous du triangle. Remarquez que si ce jaune était de faible intensité lumineuse, ça ne ressemblerait plus vraiment à du jaune, ce serait plutôt ce qu’on appelle du «vert olive».
Projection du plan de chromaticité du modèle XYZ sur le plan xy de ce modèle : on obtient une première partie du modèle xyY…
La seconde partie du modèle xyY, la valeur Y
0253*
La valeur Y dans le «Chromaticity diagram xyY» et dans le modèle XYZ indique le «brightness», c’est-à-dire les niveaux de luminosité perçus, et non pas réels.
XXXX
On entend parfois dire que la sensibilité de l’œil à la couleur verte a été standardisée dans le système XYZ de sorte qu’elle corresponde simultanément à la sensation de «brightness».
Nous avons vu précédemment que parmi toutes les couleurs du spectre des lumières visibles, c’est à la couleur verte que l’œil est le plus sensible. Cette importance de la lumière verte dans la perception chez l’être humain a pour conséquence que la manière dont l’œil est sensible à la luminosité de la lumière verte ressemble assez bien à la manière dont l’œil est sensible en général à la luminosité de son environnement.
C’est pourquoi la primaire verte qui a été utilisée lors de la définition de l’observateur standard a servi de point de départ pour définir l’axe de luminosité dans le modèle CIE XYZ. Cette primaire verte a un niveau de luminosité perçu (brightness) de +‑ 70% lorsqu’elle est à son niveau de luminosité maximal, et lors de la création du modèle XYZ, la CIE a fait en sorte que le plan du Chromaticity diagram xyY croise l’axe Y de luminosité également à peu près au niveau de luminosité 70% dans le modèle CIE XYZ.
0876*
La planche 0876 montre les équations qui sont utilisées pour transformer les valeurs du modèle XYZ en valeurs xyY.
XXXX
Le modèle colorimétrique xyY est surtout utile parce qu’il va permettre de décrire les couleurs (et par conséquent aussi permettre leur comparaison, c’est le but du travail de la CIE) en termes de Teinte, Saturation et Luminosité. Ce sont des qualités de la couleur qui sont plus facilement interprétables par l’être humain, parce que ça ressemble plus à la manière dont on perçoit les couleurs.
XXXX
Avantage du modèle CIE xyY sur le modèle CIE XYZ
Le modèle CIE xyY, on l’a compris, est créé au départ du modèle XYZ.
L’avantage du modèle CIE xyY, c’est qu’il permet de visualiser les espaces colorimétriques des appareils, comme nous avons pu le voir précédemment durant une grande partie de la formation.
0255
Avantage du modèle CIE xyY sur la description des couleurs par leurs courbes spectrales
Le modèle CIE xyY simplifie la description des couleurs, puisque les coordonnées xy et Y sont moins gourmandes en calcul pour décrire les couleurs que les 31 bandes des courbes spectrales.
XXXX
Avantages du modèle CIE xyY sur la description des couleurs par des termes psychologiques
1) Le modèle CIE xyY rend plus exacte et constante la description des couleurs dans les industries où étaient utilisés des termes psychologiques pour décrire les couleurs, par exemple «rouge vif».
2) Le modèle CIE xyY permet de calculer de manière simple le résultat du mélange de deux couleurs… La couleur obtenue par mélange se trouve toujours sur une ligne située entre les deux couleurs qui servent de base au mélange.
Le modèle xyY n’est pas perceptuellement uniforme
À classer (Mod 3)
Dans le modèle tridimensionnel XYZ, un triangle est tracé entre les trois primaires virtuelles R, G et B.
La primaire R virtuelle est sur l’axe de la coordonnée x. La primaire G virtuelle est sur l’axe de la coordonnée y, et la primaire B virtuelle est sur l’axe de la coordonnée z.
Les trois primaires virtuelles R, G et B permettent de créer toutes les couleurs visibles, et même plus en théorie, mais ce n’est pas utile. Les couleurs visibles à leur degré de saturation maximale se trouvent toutes quelque part sur le triangle qui rejoint les trois primaires virtuelles. Les couleurs visibles forment ce qu’on appelle le «spectrum locus». La forme du «spectrum locus» a été déterminée par les «matching functions» de l’observateur standard.
Les couleurs qui se trouvent réellement sur le plan du triangle des primaires virtuelles dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz sont des couleurs à leur niveau de saturation maximal.
Pour indiquer la position d’une couleur qui se trouve sur le plan du triangle des primaires virtuelles dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz, on indique seulement ses positions x et y. En effet, la somme des coordonnées des positions x, y et z d’une couleur qui se trouve sur le plan du triangle des primaires virtuelles dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz est toujours égale à 1… «x + y + z = 1».
La planche 0163 montre le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE). Il s’agit d’une projection en deux dimensions du triangle des primaires virtuelles dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz sur le plan xy du modèle colorimétrique tridimensionnel xyz. Le triangle «R virtuel/G virtuel/B virtuel» qui est positionné en 3D dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz est projeté en deux dimensions.
Le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) permet de connaître les valeurs de Teinte et de Saturation de n’importe quelle couleur, indépendamment de la valeur de luminosité de cette couleur. C’est intéressant pour comparer les couleurs.
Les couleurs qui ne se trouvent pas sur le plan du triangle des primaires virtuelles dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz sont des couleurs qui se rapprochent soit du noir, soit du blanc. Dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz qui est cubique, le noir se situe à l’origine des coordonnées xyz, et le blanc se situe dans le coin opposé…
Le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) s’appelle aussi le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE). Dans ce cas, la valeur Y est là pour nous renseigner sur le niveau de luminosité de la couleur, et les valeurs xy sont là pour nous renseigner sur la Teinte/Saturation de cette couleur… Nous l’avons dit précédemment : les valeurs de tristimulus RGB de l’observateur standard ont été converties en valeurs de tristimulus XYZ de manière à ce que parmi les valeurs de tristimulus X, Y et Z d’une couleur, la valeur Y soit un indicateur du niveau de luminosité général de cette couleur.
Dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz cet axe Y va du noir au blanc, en passant perpendiculairement par le milieu du triangle des primaires virtuelles R G et B.
Quelle que soit la position d’une couleur dans le modèle xyz, ses coordonnées xy sur le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) peuvent être connues…
1) S’il s’agit d’une couleur qui est plus proche du noir que du blanc dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz, il suffit de tracer une ligne qui va du noir, qui passe par cette couleur dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz et qui se projette à un endroit du «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE).
2) S’il s’agit d’une couleur qui est plus proche du blanc que du noir dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz, il suffit de tracer une ligne qui va du blanc, qui passe par cette couleur dans le modèle colorimétrique tridimensionnel xyz et qui se projette à un endroit du «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE).
Prenons le cas d’une couleur non pure dont la projection se situerait dans le haut du «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE), dans la partie vert vif… Suivant la position de cette couleur non pure dans le modèle xyz il peut s’agir soit d’un vert foncé, soit d’un vert clair… Le remplissage de couleur dans le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) nous indique qu’il s’agit d’un vert, mais lequel? Pour le savoir il faut connaître la valeur Y de ce vert.
Toute couleur dont la position dans le modèle xyz coïncide avec l’axe Y est une couleur neutre, non colorée : un gris plus ou moins lumineux, suivant sa position dans le modèle xyz.
1826*
Le schéma de la planche 1826 montre que le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) de la CIE n’est pas perceptuellement uniforme : on voit sur le schéma les ellipses à l’intérieur desquelles les couleurs sont considérées comme identiques (ellipses de confusion?)
1824
Dans le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) de la CIE :
X + Y + Z = 1 Donc Z = 1‑ (X + Y)
XXXX
Les problèmes avec Le modèle XYZ de la CIE (et le «Chromaticity diagram xyY»)…
1) le «brightness» est une donnée difficile à montrer.
2) Il n’est pas perceptuellement uniforme… les différences de distances entre les couleurs dans le modèle ne correspondent pas aux différences qu’on perçoit réellement entre les couleurs. Le modèle CIE Lab est quant à lui perceptuellement uniforme, c’est ce dont nous allons parler.
XXXX
Utiliser Photoshop® pour montrer les valeurs xyY des couleurs : Photoshop® 6, menu Édition/Couleurs/Espace de travail/CMJN/CMJN personnalisé/Options d’encrage/Couleurs/Autres.
XXXX
Les couleurs primaires sont à 100% d’intensité au niveau du plan des primaires, et c’est leur combinaison qui fait augmenter le niveau de luminosité.
Sur le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE), on voit les couleurs spectrales pures le long du spectrum locus.
0251*
La planche 0251 montre comment dans le modèle tridimensionnel XYZ de la CIE le plan des primaires, qu’on appelle aussi le plan de «chromaticity», est projeté sur le plan xy (le plan vert/rouge) pour créer ce qu’on appelle le «Chromaticity diagram xyY».
Cette manière de montrer le plan des primaires avec seulement deux coordonnées est rendue possible par le fait que les valeurs de tristimulus de l’observateur standard ont été normalisées afin que la somme des coordonnées x, y et z d’une couleur qui se trouve sur le plan des primaires soit toujours équivalent à 1. Nous en avons parlé précédemment.
1963
Un modèle colorimétrique qui n’est pas perceptuellement uniforme…
Une petite différence de couleur dans les jaunes a plus de répercussion sur la couleur perçue qu’une petite différence de couleurs dans le cyan ou le magenta.
2241
Chromaticity : C’est un moyen de décrire la teinte et la saturation d’une couleur, indépendamment de sa luminosité.
60*
Chromaticity diagram xyY. La luminosité, la troisième dimension du graphique, n’est pas montrée.
2138/2139*/2140
Chromaticity diagram xyY…
Si on augmente la luminosité d’une couleur, la quantité de lumière de chaque couleur primaire du modèle XYZ doit augmenter aussi. Cette augmentation de la quantité de lumière de chaque couleur primaire se fera en proportions égales, ainsi le rapport X/Y/Z reste constant au fur et à mesure que la couleur s’éloigne de l’origine du graphique, le noir.
C’est parfois utile de pouvoir travailler avec les couleurs indépendamment de leurs niveaux de luminosité. Pour arriver à faire cela, les valeurs de tristimulus sont normalisées…
x = X/(X+Y+Z)
y = Y/(X+Y+Z)
z = Z/(X+Y+Z)
Il en résulte que x + y + z =1 dans tous les cas. par conséquent c’est habituel de laisser tomber la valeur z et de dessiner un graphique bidimensionnel avec les coordonnées x et y. C’est comme si on projetait le volume du modèle XYZ sur un plan X + Y + Z = 1, comme on le voit sur la planche 2139.
Ce graphique bidimensionnel s’appelle le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE). Ce graphique montre la teinte et la saturation, sans la luminosité.
Les valeurs x et y sont parfois rencontrées avec une valeur Y, qui permet la conversion de la couleur en valeurs XYZ.
2149/2150*/2151/2152
Chromaticity diagram xyY… La longueur d’onde dominante d’une couleur (dominant wavelenght) et le degré de saturation d’une couleur (excitation purity).
Quand réalise un mélange additif (mélange de lumières, et non pas d’encres) de deux couleurs, le résultat se situe toujours le long d’une ligne qui rejoint ces deux couleurs sur le graphique xyY.
Ces caractéristiques peuvent être utilisées pour calculer la longueur d’onde dominante d’une couleur (dominant wavelenght).
Pour connaître la longueur d’onde dominante d’une couleur (dominant wavelenght), on trace une ligne qui va de la couleur du point blanc «D65» jusqu’au bord du «spectrum locus», en passant par la couleur en question. Là où la ligne arrive sur le «spectrum locus» cela indique quelle est la longueur d’onde dominante de cette couleur. Le schéma de la planche 2150 montre ceci sur le graphique xyY.
Sans tenir compte de la courbe spectrale d’une couleur, on sait qu’on peut obtenir cette couleur simplement en faisant un mélange additif de ces deux couleurs-ci :
1) la couleur du point blanc D65, au même niveau de luminosité que la couleur en question.
2) une couleur pure qui a une longueur d’onde équivalente à la longueur d ‘onde dominante de la couleur en question.
Le degré de saturation de la couleur (excitation purity) indique en quelles proportions se fait le mélange de ces deux couleurs. Sur le schéma de la planche 2150, le degré de saturation de la couleur (excitation purity) est de 40%… La couleur en question est constituée d’un mélange additif de 40% de la couleur spectrale pure à 540 nanomètres et de 60% de la couleur du point blanc D65 au même niveau de luminosité que la couleur en question. Le degré de saturation de la couleur (excitation purity) correspond plus ou moins au degré de saturation de la couleur, mais des mesures plus précises de la saturation existent.
2116/2117*/1467*
Les valeurs X, Y, Z peuvent être montrées sur un schéma en apparence bidimensionnel mais qui est en réalité tridimensionnel.
Les axes de coordonnées ne sont pas à l’intérieur de la forme conique qui représente les couleurs visibles. C’est parce que les primaires XYZ sont des couleurs virtuelles (imaginary colors).
Le noir, qui correspond à l’absence de lumière, est à l’origine des coordonnées. La forme courbée représente les valeurs de tristimulus de couleurs spectrales pures, ces couleurs sont constituées d’une seule longueur d’onde, donc elles représentent la saturation maximale possible.
Cette forme courbée s’appelle le «spectrum locus», toutes les couleurs visibles sont dedans.
Remarquez que les longueurs d’ondes sur le bord du «spectrum locus» ne sont pas espacées de manière identique. On le voit surtout sur le schéma de la planche 1467.
La ligne droite qui connecte les deux extrémités du «spectrum locus» correspond au mélange additif du rouge qui est le plus près de l’infrarouge et du violet qui est le plus près de l’ultra‑violet. Le mélange produit du magenta (purple).
Cette ligne droite qui rejoint le bleu et le rouge s’appelle la «purple boundary». Elle n’existe pas physiquement puisqu’on doit combiner des ondes courtes (bleu) et des ondes longues (rouge) pour l’obtenir.
1464
On peut connaître la luminosité d’une couleur en additionnant les valeurs des trois couleurs primaires X, Y et Z, puis en divisant par trois le nombre obtenu.
2155/2156/2157*/2158*/2159*
Les dichromates voient certaines couleurs comme étant identiques. C’est parce qu’ils ont un des trois types de cônes qui ne fonctionne pas du tout, ou qui ne fonctionne que partiellement.
Il y a trois types de dichromatismes. Les dichromatismes sont d’un type ou d’un autre suivant le type de cônes qui ne fonctionne pas chez la personne dichromate.
Le schéma de chromaticité de la CIE peut servir à visualiser quelles sont les couleurs qui sont confondues par les personnes dichromates.
Les couleurs confondues se situent dans ce qu’on appelle les «bandes de confusion».
Schéma de la planche 2157 :
Le schéma montre les bandes de confusion pour une personne qui est du type dichromate «Pronatopia». Ce sont des personnes chez qui les cônes «L» sont inefficaces, ce sont les cônes qui permettent de voir les rouges, les ondes longues.
Les dichromates pronatopes ont des difficultés à différencier le rouge et le vert, et le rouge apparaît moins lumineux que ce qu’il n’est.
Au moins deux couleurs font intervenir les ondes longues (le rouge) dans leur composition, au plus la différenciation entre ces deux couleurs sera facile pour le pronatope.
Schéma de la planche 2158 :
Le schéma montre les bandes de confusion pour une personne qui est du type dichromate «Deuteranopia». Ce sont des personnes chez qui les cônes «M» sont inefficaces, ce sont les cônes qui permettent de voir les verts, les ondes moyennes.
Les dichromates deuteranopes ont aussi des difficultés à différencier le rouge et le vert, mais aucune couleur n’apparaît moins lumineuse que normalement.
Au moins deux couleurs font intervenir les ondes moyennes (le vert) dans leur composition, au plus la différenciation entre ces deux couleurs sera facile pour le deuteranope.
Schéma de la planche 2159 :
Le schéma montre les bandes de confusion pour une personne qui est du type dichromate «Trinatopia». Ce sont des personnes chez qui les cônes «S» sont inefficaces, ce sont les cônes qui permettent de voir les bleus, les ondes courtes.
Comme les ondes courtes ne jouent pas un rôle dans la sensation de luminosité, toutes les couleurs paraissent avoir une luminosité normale.
Les dichromates trinatopes ont des difficultés à différencier le jaune et le bleu, mais le rouge n’apparaît pas moins lumineux que ce qu’il n’est.
En utilisant les représentations de modèles en images de synthèse, on peut mieux comparer des espaces colorimétriques qu’avec seulement un schéma de chromaticité en deux dimensions…
0580*/0581/0583*/0586*
La visualisation tridimensionnelle des profils permet de comprendre les limitations du modèle CIE xyY, et de relativiser sa fiabilité lorsqu’on l’utilise pour comparer les espaces colorimétriques d’appareils :
La comparaison de différents espaces colorimétriques (color gamuts) est un concept difficile pour beaucoup de personnes. Une des raisons pour lesquelles ce concept est difficile, c’est la nature tridimensionnelle des espaces colorimétriques.
Une des manières de comparer les espaces colorimétriques consiste à montrer des triangles ou autres formes sur un «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE), comme on le voit sur la planche 0580. Le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) montre aussi le «spectrum locus», qui indique la frontière des couleurs visibles.
Les triangles ou autres formes montrées sur le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) sont des projections en deux dimensions d’espaces colorimétriques tridimensionnels. La composante «luminosité» de l’espace colorimétrique est ignorée sur la projection en deux dimensions d’un espace colorimétrique tridimensionnel.
Une couleur n’est pas nécessairement reproductible par un appareil dès lors qu’elle se projette sur le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) à l’intérieur du triangle ou d’une autre forme qui montre l’espace colorimétrique de cet appareil. Il est possible que cette couleur soit trop claire ou trop foncée pour pouvoir être reproduite sur cet appareil.
Sur le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE) le contour de l’espace colorimétrique d’un appareil «A» peut englober complètement le contour de l’espace colorimétrique d’un autre appareil «B», mais cela ne veut pas dire pour autant que toutes les couleurs qui peuvent être reproduites par l’appareil «B» peuvent être reproduites par l’appareil «A».
Les films Quicktime «Gamut Minuet I.mov» et «Gamut Minuet II.mov» montrent quatre espaces colorimétriques en trois dimensions.
Le premier film montre les espaces colorimétriques vus de côté, et le second film montre les espaces vus du dessus. Il s’agit d’espaces colorimétriques de nature différentes : un moniteur, un film photographique, une épreuve Matchprint, et un papier journal.
Chaque carré de la grille correspond à des différences perceptuelles de l’ordre de 10 Delta‑E. La grille est donc perceptuellement régulière, c’est parce qu’il s’agit du modèle colorimétrique Lab (plus précisément LCHab, une variante de l’espace Lab), qui est perceptuellement uniforme.
Dans le film Quicktime «Gamut Minuet I.mov», et sur la planche 0583, on peut remarquer à quel point l’espace colorimétrique du papier journal est petit.
On peut aussi remarquer à quel point le moniteur est capable de reproduire les bleus (angle 300° dans le modèle Lab) alors que le film photographique, l’épreuve Matchprint et le papier journal ne sont pas très performants dans la reproduction des bleus.
La planche 0586 montre également qu’il s’agit d’espaces colorimétriques vraiment différents les uns des autres. Il s’agit d’une comparaison de leurs volumes : en considérant arbitrairement que l’espace colorimétrique le plus large, celui du moniteur, a un volume de 100%, on remarque que l’espace colorimétrique du film photographique a un volume de 54%, que l’espace colorimétrique de l’épreuve Matchprint a un volume de 43% et que l’espace colorimétrique du papier journal a un volume de 9%.
Dans le film Quicktime «Gamut Minuet II.mov», les espaces colorimétriques tridimensionnels sont montrés par les contours non affadis.
Quant aux contours qui sont affadis, ils montrent sous la forme d’une projection en deux dimensions quelles sont les couleurs les plus saturées que chaque espace colorimétrique peut reproduire, comme le fait le «Chromaticity diagram xyY» (schéma de chromaticité xyY de la CIE).
Quand on compare la forme de chaque espace colorimétrique avec sa projection en deux dimensions, on remarque que le niveau de saturation maximal n’est pas atteint pour toutes les couleurs au même niveau de luminosité, c’est pourquoi cette manière bidimensionnelle d’appréhender les espaces colorimétriques, par projection, peut entraîner des erreurs d’interprétation…
Prenons par exemple le cas de la teinte qui est indiquée sur les schémas par un petit «x»… Souvenez-vous qu’une teinte, c’est une couleur définie par sa longueur d’onde dominante (rouge, vert, bleu, etc.) et par son niveau de saturation (son niveau de pureté), mais que le niveau de luminosité n’est pas défini : une teinte qui a une certaine longueur d’onde dominante et un certain niveau de saturation peut être soit sombre, soit moyennement lumineuse, soit très lumineuse.
Cette teinte marquée d’un «x» sur le schéma semble, lorsqu’on observe les projections bidimensionnelles des espaces colorimétriques, pouvoir être reproduite à n’importe quel niveau de luminosité par le moniteur, par le film photographique et aussi par l’épreuve Matchprint, mais pas par le papier journal.
Pourtant lorsqu’on observe les espaces en trois dimensions (ce sont les lignes aux contours non affadis) on remarque qu’au niveau de luminosité «65», cette teinte n’est reproductible que sur le film photographique, et pas sur le moniteur et sur l’épreuve Matchprint.
Jargon de l'infographie

les informations s'afficheront sur le site www.Club-Photoshop.com

Logiciels d'animation 2D
Logiciels de montage et trucage video
Techniques d'animation
Techniques de montage et retouche video
Productions d'avant-garde
Suggérez un lien envoyer un mail

convertisseur de devises



Thierry Dambermont est l'auteur
du texte de cette page web
et en reste le détenteur des droits de copyright.

http://www.thierrydambermont.be