Espace colorimétrique

Un espace colorimétrique ou espace de couleur associe des nombres aux couleurs visibles. Compte tenu des limites de la vision humaine, ces nombres se présentent le plus souvent sous la forme de triplets.



Catégories :

Technique photographique - Colorimétrie - Mesure physique - Métrologie - Espace couleur - Imagerie numérique

Définitions :

  • Terme général englobant à la fois le modèle utilisé pour définir les couleurs (par exemple CMJN ou RVB), et la gamme ou la plage de couleurs pouvant être définie dans un modèle colorimétrique donné. Voir aussi CMJN, Gamme de couleurs, RVB. (source : nikoncanada-fr.custhelp)

Un espace colorimétrique ou espace de couleur associe des nombres aux couleurs visibles. Compte tenu des limites de la vision humaine, ces nombres se présentent le plus souvent sous la forme de triplets. Chaque couleur de lumière peut par conséquent être caractérisée par un point dans un espace à trois dimensions. Lors d'une impression, pour des raisons liées à la qualité des pigments, l'espace utilisé comporte alors le plus souvent au moins quatre dimensions.

Il y a des espaces qu'on considère généralement comme espaces élémentaires. Ces espaces élémentaires, adaptés à la description d'un appareil spécifique, présentent un inconvénient : ils ne peuvent former des références absolues, ce qui a conduit à définir des espaces de référence. Ces derniers sont utilisés surtout comme espaces de connexion de profil pour assurer la traduction entre deux appareils.

Les possibilités d'un écran d'ordinateur ou d'une imprimante, exprimées dans de tels espaces, sont loin de couvrir l'ensemble des couleurs visibles. Le domaine des couleurs réalisables, ou gamut de l'appareil, se nomme aussi profil de couleur.

Ces notions d'espace de couleur, profil de couleur et traduction d'un espace à un autre ont été standardisées par l'International Color Consortium (ICC). Des normalisations partielles ont défini des espaces de travail adaptés à des problèmes spécifiques.

L'esprit humain ayant des difficultés à raisonner dans un espace à trois dimensions, les comparaisons entre espaces s'effectuent sur des sections de ces espaces par des plans correspondant à des luminances données.

Espaces élémentaires

L'œil humain distingue les couleurs à travers des récepteurs nommés cônes. Il existe en tout et pour tout trois types de cônes, ce qui veut dire que toute couleur discernable par l'homme est caractérisée par un point dans un espace à trois dimensions. Plus exactement, les valeurs «mesurées» par les trois types de cônes représentent principalement les intensités du rouge, du vert et du bleu, l'espace RVB étant défini à partir de ces trois couleurs primaires.

A cet espace, qui traduit la physiologie de l'œil, on préfère quelquefois un espace, idéalement équivalent, qui correspond plus aux notions intuitives. Une couleur peut être caractérisée par sa «couleur» au sens du langage familier (jaune ou bleue, par exemple), sa pureté et son intensité. Ceci conduit au dispositif teinte, saturation, valeur (TSV).

Les espaces qui ont précédé, et de nombreux autres, qui décrivent les couleurs des lumières (synthèse additive), ne sont pas adaptés à la description des couleurs réfléchies par un objet (synthèse soustractive). Dans ce cas, on ne part plus d'une référence noire (obscurité) mais d'une référence blanche (lumière maximale). Il est par conséquent naturel d'utiliser des pigments qui soustraient du blanc les trois primaires précédentes, c'est-à-dire qui ajoutent les couleurs complémentaires cyan, magenta, jaune ; c'est le dispositif CMJ.

A ce stade, un problème pratique se pose : en synthèse additive, il est envisageable d'utiliser des lumières primaires assez pures, ce qui n'est pas envisageable en synthèse soustractive. Les gris et les noirs, habituellement obtenus par un mélange de quantités équivalentes des couleurs primaires, sont traduits par des couleurs assez sales. Ce résultat conduit à remplacer la trichromie par la quadrichromie en ajoutant un pigment noir, ce qui définit le dispositif CMJN.

Espaces de référence

L'espace RVB est commode pour décrire les couleurs d'un écran d'ordinateur alors que l'espace CMJN est bien adapté à l'impression. Aucun des deux ne convient néanmoins pour une description universelle des couleurs. La Commission internationale de l'éclairage (CIE) a étudié les problèmes liés à la description des couleurs vues par les humains. Pour cela, elle s'est livré à de nombreuses expériences de comparaisons de couleurs par la plupart d'observateurs regroupés statistiquement de façon à définir un observateur moyen.

Après les premières études qui ont porté sur la définition précise de l'espace RVB, la CIE a défini l'espace de référence xyY. Une comparaison a conduit à définir la luminance Y, intensité subjective d'une lumière de couleur pure, indépendamment de cette couleur. Puis la couleur a été caractérisée indépendamment de l'intensité par le couple (x, y) qui représente la chrominance.

Ce dispositif, qui a génèré la plupart de dispositifs pratiques, souffre d'une imperfection : dans le diagramme de chrominance les distances entre deux points voisins représentent mal les différences de vision par le cerveau humain. Surtout, les distances dans la zone des verts correspondent à des différences de vision plus faibles que celles qui sont associées aux mêmes distances pour les autres couleurs. Cette remarque a conduit à définir l'espace YUV spécifiquement utilisé en vidéo. Y est la même luminance que auparavant mais les deux paramètres de chrominance sont choisis de façon à diminuer la zone du plan réservée aux verts. Cet espace ne doit pas être confondu avec L*u*v* supplanté par le dispositif suivant.

Le dispositif L*a*b* diffère des précédents en ce sens qu'il se déduit de xyY par des relations non-linéaires. Pour imiter la réponse de l'œil, le paramètre L est approximativement proportionnel à la racine cubique de la luminance Y. D'autre part, la zone utile du plan de chrominance fermée par une courbe en fer à cheval correspondant aux teintes pures et une droite correspondant aux pourpres est transformée en un carré rapporté à des axes qui vont du rouge au vert et du jaune au bleu.

Conversion des espaces de couleur

Le traitement informatique des images peut être choisi comme exemple. Les couleurs d'un écran d'ordinateur sont des couleurs de lumières, généralement synthétisées à partir du rouge, du vert et du bleu, ce qui conduit naturellement à utiliser le dispositif RVB. Pour une raison analogue, le dispositif CMJN est adapté à la description des couleurs sur l'imprimante. Pour obtenir la meilleure cohérence envisageable, il faut passer par un espace de référence, indépendant des deux appareils, qui est le plus souvent L*a*b*.

Chaque appareil n'ayant qu'un gamut limité, ce dernier doit transmettre à l'espace de destination son profil, sous-espace de ce dernier. En règle générale les deux gamuts ne sont pas semblables. Un module de gestion de la couleur doit alors effectuer des approximations pour optimiser le résultat. Celles-ci dépendent de l'intention de rendu qui peut être soit perceptif, relatif, par saturation ou absolu.

Espaces de travail

Des sous ensembles de l'espace RVB ont été définis pour répondre à des problèmes pratiques. sRGB est un espace proposé par HP et Microsoft suivant les écrans les plus communs en informatique ; c'est l'espace de couleur standard pour l'affichage des images sur Internet mais il est trop étroit pour l'impression. Adobe RGB 1998 a par conséquent été conçu par Adobe Systems Inc. pour optimiser les résultats des imprimantes.

Catégories des dispositifs de représentation de la couleur

D'après la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) un dispositif de représentation de la couleur doit posséder trois composantes par ressemblance au dispositif visuel humain qui comporte trois cônes différents, réceptifs à trois longueurs d'ondes différentes. Une couleur est représentée par les valeurs de ces trois composantes. Plusieurs synthèses portant sur la représentation de la couleur ont été réalisées. Le plus connu est celui proposé par Vandenbroucke qui distingue cinq catégories de dispositifs. Les quatre premières catégories sont classées dans les dispositifs classiques, par opposition aux dispositifs hybrides [1] :
– Les dispositifs de primaires,
– les dispositifs de luminance-chrominance,
– les dispositifs perceptuels,
– les dispositifs d'axes indépendants,
– les dispositifs hybrides.

References

  1. Cabani, I. (2007). Segmentation et mise en correspondance couleur - Application : étude et conception d'un dispositif de stéréovision couleur pour l'aide à la conduite automobile. (Annexe A - Représentation de la couleur) ISBN 978-613-1-52103-4

Voir aussi

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 11/11/2010.
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