modeles de couleur
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Modeles de couleur.doc stages image numérique 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. AA page 1/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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: AA page 2/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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) AA page 3/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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. AA page 4/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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. AA page 5/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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. AA page 6/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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. AA page 7/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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. AA page 8/9 19/09/10 Modeles de couleur.doc stages image numérique 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. AA page 9/9 19/09/10