modeles de couleur

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Les modèles de couleurs
La façon la plus habituelle de représenter l'ensemble des couleurs existantes (bien avant la naissance du
pixel) est d'utiliser un cercle chromatique :
Dans cette représentation circulaire, chaque
rotation de 60° nous donne une couleur que
notre vocabulaire évoque de la manière la plus
claire : le ROUGE, le JAUNE, le VERT, le
CYAN, le BLEU, et le MAGENTA... Toutes
sont des couleurs sont dites "Primaires", mais
dans 2 "espaces colorimétriques" bien
distincts. Par contre, ce cercle Chromatique
présente une règle absolue : les couleurs qui
sont "diamétralement opposées" sont appelées
des "Couleurs Complémentaires"
Mais cette représentation est beaucoup trop
incomplète pour se faire une idée précise des
couleurs qui nous entourent...
En effet, dans la Roue Chromatique (ci-dessous, à gauche), s'il est vrai qu'un mouvement allant de
la circonférence vers le centre baisse l'intensité de la couleur ("Saturation"), on constate malgré
tout qu'il en manque une grande quantité : les couleurs très sombres, les Gris presque neutres,
etc...
Si on avait représenté les couleurs par un spectre linéaire (ci-dessus, à droite.), avec l' axe vertical
pour doser la "Luminosité", nous aurions cette fois les couleurs sombres et proches du Noir, celles
qui sont proches du Blanc, mais nous ne pourrions plus représenter la "Saturation" (réduite) de
ces mêmes couleurs (les Gris à peine teintés)...
Il est quasiment impossible de se satisfaire des 2 dimensions X et Y pour représenter les couleurs
de manière précise, et une représentation tri-dimensionnelle est indispensable. De plus pour
pouvoir communiquer avec précision des informations de couleurs, il en faut une description
précise (donc mathématique). C'est ce que tentent de faire les modèles de référence et de
classement.
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Il existe trois manières de classer les couleurs.
Selon une approche purement visuelle: Chevreul, Munsell, Ostwald, etc.
Selon une approche purement physique: RVB, CIE XYZ, etc
Selon une approche physique, mais corrigée par les données de la psychométrie: CIE Lab, CIE Luv, etc.
Espace de Munsell
Albert H.
Munsell,
peintre
renommé et
professeur
d'art, étudia
les couleurs
au début de
ce siècle, et
décida de les
ordonner
selon une
méthode
systématique.
Il les classa
visuellement
dans un
réseau
cylindrique
selon 3
critères: la
teinte (hue), la luminosité (value) et la saturation (chroma).
Ce système est à la base d'un atlas, dit "Atlas de Munsell", constitué
d'un ensemble planches obtenues par coupe d'un solide défini par le
réseau cylindrique.
Une représentation simplifiée de l'espace de Munsell est
fréquemment utilisée dans les programmes de traitement
électronique de l'image:
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Diagramme de chromaticité CIE xyY
L’année 1931 voit la naissance de la Commission Internationale de l’Eclairage : éclairagistes, cinéastes,
et industriels se réunissent pour définir un espace colorimétrique commun, l’idée est de pouvoir
retransmettre une même couleur en Europe aux USA ou encore au Japon.
En créant le modèle de couleur CIE, cette commission va mettre au point des normes colorimétriques
internationales, les techniciens vont enfin pouvoir traiter les problèmes de la couleur avec un langage
commun et bâtir ainsi les bases de la colorimétrie moderne.
La CIE a réalisé une synthèse des résultats expérimentaux sur la vision et a normalisé un système qui
permet d'interpréter avec précision les sensations colorées. C'est "l'Observateur de Référence" exposé en
1931, dit CEI 1931. Il correspond à une vision des couleurs sous un angle de 2°, cette valeur est
considérée comme suffisante pour les applications de télévision. En 1964, la CIE a présenté un
Observateur de Référence supplémentaire qui correspond à une vision sous un angle de 10°.
La CIE a donc normalisé un jeu de trois couleurs primaires, monochromatiques dont les longueurs
d'ondes sont :
•
700,0 nm pour le stimulus rouge appelé R
•
546,1 nm pour le stimulus vert appelé V
•
435,8 nm pour le stimulus bleu appelé B
Les axes x et y définissent la chromaticité, tandis que l'axe Y, en
3e dimension, est relatif à la luminance. Toutes les couleurs
situées à la périphérie du diagramme sont des couleurs pures,
repérées par leurs longueurs d'onde, et la droite reliant les deux
extrémités du spectre se nomme "droite des pourpres".
Le diagramme de chromaticité permet en outre de calculer la
saturation d'un échantillon, par rapport au blanc parfait situé aux
coordonnées x = 0,3333 et y = 0,33333, ainsi que sa
complémentaire exacte. On peut toutefois lui reprocher de ne pas
tenir compte de la sensibilité de l'oeil humain, car il n'est pas
uniforme.
Modèle Lab
En 1976 ce modèle sera modernisé en CIE Lab
Il est très utile dans le cas de mélange de pigments, par
exemple pour l'industrie graphique, du textile ou le secteur
de la peinture.
Les valeurs Lab ont été conçues pour rester indépendantes
du système utilisé, en d’autres termes ce modèle permet de
créer des couleurs cohérentes, quel que soit le système
utilisé (imprimante, moniteur, ordinateur)
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L'espace CIE L*a*b* est parfois déroutant,
car il utilise un système mixte de repérage
des points de couleur
Sélecteur de couleur en mode Lab dans Corel Draw
Malgré le mode Lab, la gestion de la couleur reste difficile, les systèmes d’impression utilisent des
technologies différentes qui souvent s’affrontent, les logiciels de traitements d’image ou de PAO gèrent la
couleur avec des méthodes singulières et souvent propriétaires.
Enfin il suffit de travailler à la fois sous Mac-Os et sous Windows 98 pour constater que les deux
systèmes de gestion interne de la couleur Colorsync 2.5 sur Mac et CMS sous Windows sont différents.
Toutefois des outils comme ADOBE GAMMA ou des instruments de mesure comme le
spectrophotomètre permettent l’analyse des données colorimétriques et donc :
•
d’étalonner votre moniteur.
•
d’établir à partir de chartes en couleur, des épreuves de contrôle.
•
de générer des profils qui vous permettront d’assurer un peu mieux la portabilité des couleurs de
votre document d’un périphérique à un autre.
Néanmoins vous ne pourrez pas totalement éviter certains problèmes.
Les photographes, les imprimeurs, les cinéastes vont surtout être préoccupés par la restitution de la
couleur et sa reproductibilité sur papier ou sur un écran.
Les photographes travaillent avec la lumière, les imprimeurs avec des encres, les vidéastes avec des
signaux électroniques.
Cette distinction est importante, car dans ces différents corps de métiers, si le but est identique, les
méthodes sont distinctes et renvoient à un vocabulaire souvent spécifique.
En effet ces techniciens travaillent dans des modèles colorimétriques différents qu’il convient d’aborder si
l’on veut comprendre pourquoi la fidélité des couleurs constitue un sujet épineux :
La vidéo utilise le modèle TSL, la photographie, le codage RVB , l’imprimerie, le codage CMJN.
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Mode TSL (HSL en anglais): Ce modèle de description est plus intuitif et se fonde sur la perception
naturelle des couleurs par l’œil. Il est directement issu des travaux d'Albert Munsell:
La Teinte (Hue) est la longueur d’onde, elle permet de
déterminer la couleur souhaitée (rouge, vert, jaune, ...).
La Saturation ou intensité de la couleur, mesure la
pureté des couleurs. Elle permet de distinguer les
couleurs "vives" des couleurs "pastels" ou "délavées".
La Luminosité ou luminance, également appelée
brillance, indique si une couleur est claire ou sombre,
dans quelle mesure elle se rapproche du blanc ou du
noir. Elle indique la variation d’intensité lumineuse de
la couleur.
Ce mode est très couramment utilisé dans les principaux logiciels car il est très simple d'utilisation pour le
choix d'une couleur.
1- On sélectionne la couleur en "tournant" autour du
spectre ("Teinte").
2- On définit son "intensité" pour se rapprocher soit de
la couleur "vive", soit de la même couleur à peine
nuancée ("Saturation")
3- On dose enfin la clarté pour cette couleur
("Luminosité")
Exemple :
un "marron" foncé est en réalité un "Orange" pour
lequel on baisse légèrement la Saturation (pour qu'il
ne soit pas "vif")
- on baisse fortement la Luminosité (pour qu'il soit
foncé)
Bien entendu, dans les interfaces graphiques de nos logiciels de retouche, il n'est nullement question d'une
représentation "tri-dimensionnelle" de ce modèle. Pour la définition d'une couleur dans le "mode TSL",
la simple présence des 3 réglages sous une forme "linéaire" (des curseurs, la plupart du temps) suffit
amplement à comprendre le mécanisme.
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Deux exemples :
Sélecteur de couleurs dans
Microsoft PhotoDraw 2000,
identique en mode RVB ou TSL :
seul le codage de la couleur change.
Sélecteur de couleurs dans Ulead
PhotoImpact 7.
Le codage se fait simultanément en
RVB, TSL et hexadécimal.
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Mode RVB ( RGB): une grande partie du spectre visible peut être représentée par le mélange de trois
couleurs primaires Rouge, Vert, Bleu. Ces couleurs sont dites également additives et sont utilisées pour
l’éclairage, la vidéo, les caméras et les moniteurs.
Le modèle RVB est un système à trois dimensions qui peut être représenté sous la forme d'un cube dont
chaque axe correspond à une couleur primaire. Une couleur particulière est ainsi spécifiée en indiquant
les contributions de chaque couleur primaire. Généralement, celles-ci oscillent, en pourcentage, entre 0%
et 100% ou en valeur entre 0 et 255 (parfois entre 0 et 65535). Dans le cube, la diagonale partant de
l'origine des axes représente les niveaux de gris depuis le noir jusqu'au blanc.
Modèle RGB
Le nombre 256 n'a pas été fixé au hasard. En effet, tout d'abord, 256 est un nombre que l'informatique
affectionne particulièrement puisque l'on peut coder 256 valeurs avec 8 bits. Ensuite, l'oeil humain le plus
exercé est pleinement satisfait avec 256 nuances d'une même couleur. Rappelons que la vision colorée de
l'œil se fait grâce à des cellules (les cônes) qui sont sensibles les uns au Rouge, les autres au Vert et les
derniers au Bleu (et c'est ainsi, par exemple, que les daltoniens confondent le Rouge et le Vert)... Enfin, il
ne faut pas oublier que disposer de 256 nuances de chaque couleur primaire permet de créer 16,7 millions
de couleurs (256 x 256 x 256) ! Quand on sait qu'en moyenne, nous ne sommes pas capables de distinguer
plus de 350 000 couleurs en même temps, on conviendra aisément que les 256 nuances de chaque
primaire suffisent.
Principe de la synthèse additive
Toutes les couleurs du spectre peuvent être reconstituées par l’addition des trois couleurs primaires selon
différentes proportions et intensités.
Dans le cas de la synthèse additive les couleurs résultent d’un mélange de lumière :
Vert + Bleu = Cyan
Rouge + Bleu = Magenta
Rouge + Vert = Jaune
On comprend aisément que si l’on a pu décomposer la
lumière blanche avec ces trois filtres, on peut la reconstituer
par le même système.
Le blanc est obtenu lorsque le rouge le vert le bleu sont
additionnés en proportions égales.
Le noir résulte de leur absence totale.
La formation des couleurs à partir de la synthèse additive est la plus
courante, ce système de représentation est utilisé aussi bien en
photographie, en vidéo pour analyser l’image ou sur l’écran de
l’ordinateur qui imite le fonctionnement de l’œil en émettant du rouge,
du
vert et du bleu.
Sur un moniteur le noir affiché est bien souvent un vert ou un gris, en raison d’émissions
lumineuses parasites.
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Mode CMJN (CMYK): D'une manière générale, il n'existe guère de différences entre les systèmes
CMJ et RGB. Ils sont en effet établis tous les deux à partir de trois couleurs fondamentales. Le modèle
CMJ est également représenté sous la forme d'un cube, mais l'origine est dans ce cas le blanc et les trois
axes principaux le cyan, le magenta et le jaune. A la différence du modèle RGB, les contributions de
chaque couleur primaire sont plus souvent exprimées en pourcentage.
Lorsque les trois couleurs primaires se chevauchent, elles donnent les couleurs secondaires cyan, magenta
et jaune. Alors que dans le modèle RVB, il faut une source lumineuse pour créer les couleurs, le modèle
CMJ est fondé sur la qualité d’absorption des couleurs de l’encre sur le papier. Ce sont des couleurs dites
soustractives. Ce modèle est utilisé par les imprimeurs (Quadrichromie) et également pour les
imprimantes couleur à jet d’encre ou à sublimation, mais il ne permet pas de retrouver toutes les couleurs.
En particulier, certaines couleurs affichables sur un écran ne peuvent pas être définies à l'aide de ce
modèle.
Il est parfois étendu au modèle CMJN (N pour Noir, K pour Key black en anglais) pour répondre à
l'incapacité du mélange des pigments CMY de produire un noir parfait. En fait, la valeur de la
composante noire est déduite de la valeur des trois autres composantes selon des tables de conversion
incorporées dans les logiciels.
Principe de la synthèse soustractive
La formation des couleurs à partir de la synthèse soustractive
est moins connue du public, on l’utilise en photographie,
tirage papier à partir d’un négatif couleur, et surtout dans les
techniques d’impression (offset, imprimantes).
Cette fois-ci les couleurs du spectre sont obtenues par une
source de lumière blanche traversant des filtres translucides de
couleur de pigment cyan, magenta et jaune.
Si l’on retire successivement au moyen de ces filtres, le jaune, le
magenta et le cyan on obtient le noir.
Ce procédé est dit soustractif car la lumière transmise est moins
intense que la lumière reçue, les couleurs sont obtenues par ces filtres
qui tantôt vont transmettre ou soustraire une couleur à une autre.
Jaune + Magenta = Rouge
Magenta + Cyan = Bleu
Cyan + Jaune = Vert
Dans le cas de la synthèse soustractive, les couleurs à l’impression vont être obtenues par le mélange
d’encres qui seront absorbées par le papier.
Ce système pose quelques difficultés aux imprimeurs qui vont reproduire les couleurs à partir d’une trame
et d’encres solides. Or celles-ci sont moins pures que les pigments photographique,s de sorte que le noir
pur ne peut être obtenu par superposition des encres cyan, magenta et jaune.
Les imprimeurs sont obligés de rajouter une quatrième encre noire d’où le terme impression en
quadrichromie.
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Le nuancier Pantone
Un autre système de sélection des couleurs, qui est plus fréquemment utilisé par les professionnels des
arts graphiques, est le nuancier Pantone. Ce système dénommé "Pantone Matching System" (ou PMS
color) a été développé par la société Pantone. Il ne s'agit pas d'un modèle au sens mathématique du terme
mais d'une table de référence comportant 747 couleurs identifiées par un. Chacune des couleurs
référencées correspond à un mélange déterminé d'encres de base.
Le principal avantage du choix Pantone réside dans le fait que les couleurs sont préfabriquées, ce qui
évite des surprises lors de l'impression.
Conclusion
La portabilité des couleurs d’un document reste difficile, mais pas insurmontable. Dans le cas d’une
chaîne de traitement d’image interne, vous pourrez, après quelques essais et réglages, calibrer votre
chaîne et obtenir une correspondance satisfaisante entre votre document original, sa visualisation sur le
moniteur et l’impression.
Dans le cas d’une publication, ne vous lancez pas de manière hasardeuse dans la conversion CMJN de
vos fichiers ou de l’insertion d’un profil ICC.
Rien ne remplacera le dialogue entre vous et l’imprimeur, car dans cette profession les méthodes sont
diverses et peu d’entre eux travaillent avec les techniques actuelles (profils ICC etc.) car les
investissements sont lourds.
Pour plus d'information techniques (en anglais) consultez les documents en ligne de l'International Color
Consortium (ICC) sur www.color.org.
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