Tutoriel 7 – Couleurs et photographies – page 2 : Mesurer les couleurs

Sommaire du 7e tutoriel

La colorimétrie

Au 19e siècle, avec la révolution industrielle, il a fallu s’entendre entre les différents pays pour mesurer des grandeurs telles que masses, longueurs, partout de la même façon. On a défini par exemple un mètre étalon. Ce besoin d’unification s’est étendu avec l’imprimerie : on a voulu mesurer les couleurs partout de la même façon.

Le problème était complexe, car nous n’avons pas tous exactement la même perception des couleurs et cette perception évolue avec l’âge, le vieillissement de la cornée rendant les couleurs jaunâtres. Mais alors, comment évaluer précisément les couleurs de manière chiffrée et reproductible ? C’est le défi auquel se sont attaqués les scientifiques du début du XXe siècle. Ainsi est née la colorimétrie, la science de la mesure de la couleur.

Des expériences sont menées avec un grand nombre de personnes . Elles sont basées sur la comparaison de deux couleurs, l’une étant une couleur spectrale pure et l’autre est une couleur produite par un mélange de 3 couleurs primaires. Chaque personne cherche à trouver quelle est la répartition relative de rouge vert et bleu qui reproduit la couleur spectrale. Des moyennes sont établies pour traduire la perception des couleurs par 3 fonctions colorimétriques qui servent de base pour calculer les 3 composantes Rouge, Vert et Bleu d’un rayonnement de spectre connu.

Le diagramme de chromaticité

Le résultat sera décrit en 1931 par la Commission internationale de l’Éclairage (CIE) à Cambridge, avec la définition d’un standard international : l’espace de couleur CIE XYZ où chaque couleur perçue par l’œil moyen et le cerveau est traduite par 3 grandeurs indépendantes.

Pour représenter le résultat, il faudrait imaginer une image en 3 dimensions.

Les physiciens ont choisi 3 grandeurs de façon à ce que l’une représente la luminosité (du sombre au clair) et les deux autres, la teinte, c’est-à-dire les couleurs à luminosité constante.

On peut alors schématiser cette teinte par une image à 2 dimensions symbolisée par le célèbre diagramme de chromaticité CIE xy de 1931.

Ce diagramme a des propriétés remarquables :

La courbe extérieure en cloche (appelée lieu du spectre) est le lieu des couleurs pures, issues de la décomposition de la lumière par un prisme c’est à dire le lieu des couleurs perçues à partir de lumière monochromatique (d’une seule longueur d’onde)
Les coordonnées x = 0,3 et y = 0,3 correspondent au blanc utilisé comme référence dans le système CIE XYZ. Il s’agit d’une lumière naturelle en plein jour en zone tempérée : un blanc froid (ou gris) dont la température de couleur est de 6 500 K
Le segment qui relie le point blanc D à celui d’une couleur pure M’ par exemple, sur le lieu du spectre, représente toutes les couleurs possédant une même teinte plus ou moins lavées de blanc. Elles ont toutes la même longueur d’onde dominante.
Deux points opposés (M et M’) par rapport au blanc D correspondent à des couleurs complémentaires.
Un mélange de 2 couleurs ( par exemple les points V et R) donne une couleur située sur le segment VR (par exemple C). La position sur le segment dépend des proportions relatives des couleurs correspondantes au point V et R.
La couleur relative au mélange de 3 couleurs correspondantes à 3 points non alignés (par exemple V, B et R) est située à l’intérieur du triangle VBR.

Cette dernière propriété est très importante. Cela veut dire qu’on ne peut pas reproduire toutes les couleurs visibles à partir de 3 sources lumineuses ! L’information d’une couleur S fournie à un écran dont les couleurs primaires de base sont R, V, B donnera une couleur S’ moins saturée.

Cet espace de couleur avait néanmoins un certain nombre de défauts qui ont conduit les experts de la CIE à définir en 1976 un nouveau standard: l’espace CIE L’ab.

Il est à la base de toute l’industrie des arts graphiques et de la photographie. C’est par exemple sur ce modèle que s’appuie le logiciel PHOTOSHOP pour tous ses calculs colorimétriques.

Pour résumer :

La colorimétrie est la science de la mesure de la couleur qui permet de traduire une couleur par 3 grandeurs. Cette mesure a été définie en 1976 par une normalisation internationale avec le modèle CIELab dans lequel une couleur est repérée par trois valeurs :
– L, la luminance, exprimée en pourcentage.
– a et b deux gammes de couleur allant respectivement du vert au rouge et du bleu au jaune.

Comme une couleur se mesure avec 3 grandeurs , on parle quelquefois d’espace colorimétrique pour définir ce qu’on pourrait appeler l’unité de mesure de la couleur c’est-à-dire la façon normalisée d’exprimer une couleur par 3 grandeurs. Il existe des combinaisons des 3 valeurs qui ne correspondent à aucune couleur. Seules les combinaisons conduisant à un point situé à l’intérieur d’un volume ou espace correspondent aux couleurs visibles.

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