Système colorimétrique

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Un système colorimétrique (voir Colorimétrie) tente de décrire les couleurs distinguées par la vision humaine. L'oeil voit les couleurs à travers des récepteurs appelés cônes qui sont au nombre de trois. Ainsi, toute couleur est caractérisée par exactement trois nombres et les systèmes colorimétriques tentent de choisir les trois grandeurs pertinentes pour un problème donné. En physique, l'ensemble des lumières colorées contient toutes les ondes électromagnétiques dont les longueurs d'onde sont comprises entre 400 nm et 700 nm environ. Les ordres de grandeur étant très différents, une couleur au sens perceptif est associé à un très grand nombre de couleurs distinctes au sens physique (voir Métamérisme).

Ces constatations ont conduit à la définition d'un certain nombre de systèmes colorimétriques adaptés à des problèmes divers. L'article a pour but de situer les uns par rapport aux autres.

Sommaire

1 Systèmes de base
2 Systèmes techniques
- 2.1 Systèmes linéaires
- 2.2 Systèmes non linéaires
3 Voir aussi

[modifier] Systèmes de base

[modifier] Système naturel

Une analyse plus précise de la vision montre que les trois cônes répondent plus spécifiquement aux couleurs rouge, verte et bleue, ce qui est à l'origine du système naturel RVB (RGB pour red, green, blue dans la terminologie internationale).

[modifier] Systèmes perceptuels

A cette représentation physiologique s'oppose une représentation perceptuelle qui repose sur des notions intuitives liées à la couleur. Elle tente de systématiser ces notions mises en évidence (voir Nuancier de Munsell) en 1909 par Albert Henry Munsell (1858-1918) .

Une couleur quelconque est caractérisée d'abord par une teinte qui correspond soit à une couleur pure associée à une longueur d'onde bien définie, soit à un pourpre, mélange de rouge et de violet (voir le système suivant). La couleur peut être plus ou moins pure ou, inversement, lavée de blanc, ce qui correspond à la notion de saturation. Enfin, elle peut être lumineuse ou sombre, ce qui se traduit par la notion de valeur. Ces trois notions définissent divers systèmes (voir Teinte Saturation Valeur, Teinte saturation lumière).

[modifier] Systèmes CIE

Les systèmes précédents sont plus ou moins arbitraires. De plus, le système RVB ne peut représenter de manière additive les couleurs pures de longueurs d'onde relativement faibles. La Commission internationale de l'éclairage, après avoir particularisé un système RBV, en a donc déduit par des équations linéaires un système plus abstrait, le système CIE XYZ. Celui-ci possède deux caractéristiques :

la variable Y a été choisie pour représenter l'intensité subjective ressentie par l'observateur moyen, moyenne de nombreux observateurs physiques ayant une vue correcte ;
X et Z ont été choisis pour donner des valeurs toujours positives.

Ces trois variables représentent des intensités lumineuses. La division par leur somme fait apparaître des nombres purs x, y, z dont la somme est égale à 1. Ceci conduit au système CIE xyY dans lequel Y est la luminance, intensité indépendante de la couleur, tandis que x et y définissent le plan de chrominance qui représente toutes les couleurs, indépendamment de leur intensité.

Dans ce plan, les couleurs pures se trouvent sur une courbe en forme de fer à cheval, tous les mélanges de couleurs se trouvant à l'intérieur de cette courbe fermée par un segment qui représente les pourpres.

[modifier] Systèmes techniques

Tous les systèmes techniques sont dérivés du système XYZ. Certains sont simplement obtenus par des transformations linéaires de ce système, d'autres par des transformations plus compliquées.

[modifier] Systèmes linéaires

Ceux-ci ont été définis spécialement pour la télévision de manière à alimenter simultanément un récepteur en noir et blanc et un récepteur en couleurs. Ils utilisent tous la luminance et des distances entre couleurs de base. Selon les coefficients utilisés, on obtient

le système YIQ pour la télévision américaine NTSC,
le système YUV pour la télévision européenne PAL,
le système YDbDr pour la télévision française SECAM.

[modifier] Systèmes non linéaires

Le système xyY fournit une description cohérente de l'ensemble des couleurs visibles. Il souffre néanmoins d'une imperfection : les distances calculées entre points du diagramme de chrominance ne correspondent pas aux distances subjectives. Pour remédier à ce défaut, il a fallu utiliser des systèmes non linéaires.

La CIE a d'abord défini la clarté L*, fonction non linéaire de la luminance L. Cela a conduit au système L*u*v* recommandé pour les écrans de visualisation couleur et au système L*a*b* recommandé pour la caractérisation des surfaces colorées et l'industrie des colorants, devenu depuis une quasi-norme en photographie.