Couleur? Vous avez dit couleur?

Transcription

1 Couleur? Vous avez dit couleur?

2 Première partie : Définition de la couleur

3 De quelle couleur est cette pomme? Rouge? Ou rouge vif? Ou rouge vermillon? Ou rouge foncé?

4 La couleur est liée à la perception individuelle de chacun. Nous percevons le rouge de la pomme comme vermillon, cinabre, cramoisi, rose, fraise, écarlate, garance, etc. On peut rajouter des adjectifs comme vif, terne, intense, clair, foncé, etc. L environnement peut aussi être perturbateur : Comment alors décrire une couleur, en évitant la confusion? On utilise une règle pour mesurer une longueur, une balance pour mesurer une masse, Et un colorimètre pour mesurer une couleur.

5 Teinte, clarté, saturation ; le monde de la couleur s organise selon ces trois critères. Teinte (Hue) : Rouge, jaune, violet, vert, bleu Les teintes constituent la roue des couleurs Clarté, luminosité (Brightness) : couleurs claires, foncées ; la clarté augmente ou diminue selon un axe vertical. C est la position relative entre le noir et le blanc. Saturation : couleurs vives, couleurs ternes ; la saturation diminue par rapport à un point central

6 On peut donc représenter la roue des couleurs d une autre manière : Sous la forme d un solide 3D Associé à un solide des couleurs

7 Un peu d histoire De nombreuses méthodes ont été développées pour quantifier la couleur et permettre de l'exprimer avec plus de facilité et de précision. Ces méthodes, qui faisaient souvent appel à des formules complexes, essayaient d'exprimer la couleur par des valeurs numériques, de la même façon que l'on mesure la longueur et le poids. Par exemple, en 1905, l'artiste américain A. H. Munsell conçut une méthode qui consistait à comparer visuellement un échantillon donné avec un grand nombre de jetons de couleur, classés selon leur teinte (teinte de Munsell), leur clarté (valeur de Munsell) et leur saturation (saturation de Munsell). De nombreuses expériences firent évoluer ce système pour aboutir au Système de Notation de Munsell utilisé de nos jours. Dans ce système, toute couleur donnée est caractérisée par une combinaison lettre/chiffre (HV/C) qui exprime sa teinte (H), sa clarté (V) et sa saturation (C) par comparaison visuelle à l'aide des tables colorimétriques de Munsell. D'autres méthodes pour mesurer les couleurs ont été développées par un organisme international qui s'occupe des questions d'éclairage et de couleur: la Commission Internationale de l'eclairage (CIE). Les deux méthodes les plus connues sont l'espace couleur Yxy, développé en 1931, qui se base sur les valeurs tristimulus XYZ définies par la CIE, et l'espace couleur L*a*b*, conçu en L'espace couleur L*a*b* essaie de rapprocher les écarts de couleur mesurés aux écarts de couleur tels qu'ils sont perçus par l'oeil humain. Aujourd'hui, les espaces couleur Yxy et L*a*b* sont utilisés dans le monde entier pour exprimer la couleur

8 L œil humain est composé de 2 types de cellules, les bâtonnets, majoritaires, sensibles à la lumière (vision en noir et blanc), disposés à la périphérie de la rétine, et les cônes, minoritaires, sensibles à la couleur, disposés au centre de la rétine. On distingue 3 types de cônes, qui sont sensibles respectivement au rouge, au vert et au bleu.

9 Comment mesurer la couleur?

10 Valeurs tristimulus XYZ et espace couleur CIE 31 Yxy Y = 13,37 x = 0,4832 y = 0,3045

11 Valeurs tristimulus XYZ et espace couleur L*a*b* L = 43,31 a = +47,63 b = +14,12

12 Valeurs tristimulus XYZ et espace couleur L*a*b* L = 43,31 a = +47,63 b = +14,12

13 Valeurs tristimulus XYZ et espace couleur L*C*h* L espace couleur L*C*h* utilise le même diagramme que l espace couleur L*a*b*, mais avec des coordonnées polaires au lieu de coordonnées cartésiennes L = 43,31 c = 49,68 h = 16,50

14 Deuxième partie : Les moyens de mesure

15 Définition de la lumière Différentes ondes électromagnétiques se promènent dans l espace. La lumière visible ne représente qu une petite partie du spectre, de longueur d onde comprise entre 380 et 780 nm. (1 nm = 10-9 m, 10-6 mm, 10-3 μm)

16 Température de couleur La température de couleur (Tc) est la température que devrait avoir un corps noir idéal afin qu'il rayonne une lumière dont la teinte perçue est la même que celle d'une lampe considérée. Plus la Tc est élevée, et plus la lumière perçue vire du orange vers le bleu en passant par le blanc neutre. Pour se la représenter, il suffit d imaginer une aiguille métallique chauffée par une flamme. A mesure que l'aiguille monte en température, la couleur de la lumière qu'elle émettra par incandescence passera du rouge sombre, au rouge vif, a l'orange, au jaune, puis au blanc chaud. Généralement, à ce moment, le métal a déjà fondu. Si on pouvait chauffer encore plus, la teinte de cette lumière continuerait à virer au blanc neutre, puis au blanc froid, et finalement au bleu. C'est ce que l'on peut voir par ailleurs avec certaines étoiles telles que Rigel, de la constellation d'orion, qui apparait bleue du fait de ses K de température. On observe très bien la différence avec Bételgeuse, de la même constellation, qui elle, paraît orange du fait de ses 3600K. La notion de température de couleur ne s'applique pas à toutes les lumières ; ainsi, si une lampe orange peut avoir une très faible température de couleur, une lampe verte n'en aura pas du tout car aucun corps noir ne peut émettre de lumière verte.

17 Température de couleur Par exemple, la lumière d une ampoule au tungstène contient beaucoup moins de bleu que la lumière solaire. Elle apparaît pourtant blanche à l œil, mais les objets présenteront une coloration légèrement différente. Les différentes sortes de lumière peuvent être mesurées en les mettant en correspondance avec la température à laquelle il faut chauffer la plupart des matériaux pour produire ces différentes sortes de lumière C est la température de couleur qui se mesure en Kelvin. Bougie : 1000 Kelvin Flash, lampe quartz à : 3000 à halogènes, tubes fluo 4500 Kelvin Lumière solaire : 5600 à 6000 Kelvin Ciel couvert, pluie : 7000 à Kelvin

18 Les illuminants La couleur d un objet peut donc sembler différente sous diverses sources lumineuses. C est pourquoi la CIE a normalisé différents éclairages, appelés illuminants. Illuminants standards (CIE) : D65 : lumière du jour (avec UV), température de couleur de 6504 K ; utilisé pour mesurer des échantillons éclairés par la lumière du jour et les UV. C : Lumière du jour moyenne (sans UV), température de couleur de 6774 K ; utilisé pour mesurer des échantillons éclairés par la lumière du jour dans les limites de la région visible (sans UV). A : Lumière incandescente (type tungstène), température de couleur 2856 K ; utilisé pour mesurer des échantillons éclairés par des lampes à incandescence. Les colorimètres n utilisent que les illuminants C et D65 Les spectrocolorimètres utilisent tous les illuminants. Illuminants fluorescents (CIE) : F2 : Blanc froid. F7 : Lumière du jour. F11 : Blanc froid à trois bandes étroites. Illuminants fluorescents (JIS) : F6 : Blanc froid. F8 : Lumière du jour. F10 : Blanc froid à trois bandes étroites.

19 Les matériels

20 Troisième partie : La reproduction des couleurs

21 Aujourd hui, suivant que l on travaille pour la vidéo ou l imprimerie, on se réfère à deux théories de base : la synthèse additive ou la synthèse soustractive. Ces deux modèles ne garantissent pas la fidélité de reproduction. Dans les deux cas, on part du principe qu un œil humain observe un objet coloré quelconque, éclairé par de la lumière dont les rayons nous parviennent par réflexion, c est à dire par retour. La perception que nous avons de cet objet est conditionnée par l état de nos yeux et par la diffraction de la lumière. La diffraction fait intervenir la notion d interférences ; certaines longueurs d onde s annulent par interférences destructives, avec pour conséquence une longueur d onde résultante, c est la couleur que l on observe. Il ne faut pas confondre diffraction et réfraction. La réfraction est la déviation d'un faisceau lumineux passant d'un milieu transparent à un autre milieu transparent (par exemple pour un prisme : air verre et verre air). Dans ce cas, la lumière blanche est décomposée en ses différentes couleurs car cette déviation dépend de la longueur d'onde de la lumière, et elle est plus grande pour le bleu que pour le rouge. A chaque couleur correspond donc un angle donné d'émergence de la lumière, c'est ce qui forme ce spectre. Ce phénomène s'appelle plus précisément la "dispersion" chromatique. La couleur blanche est donc une lumière composée de toutes les couleurs de l arc en ciel, alors que la couleur noire n est qu une absence de lumière et donc de couleur. La nuit, tous les chats sont gris. D une manière générale, on peut dire que, lors de sa reproduction, chaque couleur est constituée par l addition ou la soustraction des deux couleurs qui lui sont complémentaires, avec en plus, pour les solutions imprimées, l apport d une quatrième qui est le noir.

22 La synthèse additive Le spectre de la lumière visible est constitué par trois couleurs fondamentales qui sont le Rouge, le Vert et le Bleu (R V B). En anglais ou en numérique, on emploie aussi l acronyme RGB, de Red, Green, Blue. Si trois projecteurs de lumière RVB, à intensité maximale, éclairent une surface blanche, l œil perçoit le blanc au croisement des trois faisceaux. Démo Le blanc est aussi obtenu par superposition d'une couleur primaire et de sa couleur secondaire associée, c'est-à-dire sa couleur complémentaire Dans les mêmes conditions, l addition de deux couleurs fondamentales restitue les couleurs secondaires Cyan, Magenta, Jaune, dites également primaires dans les techniques d impression utilisant des encres et toners.

23 La synthèse soustractive La synthèse soustractive des couleurs est une méthode qui consiste à retrancher certaines couleurs à la lumière blanche. Les couleurs du spectre sont obtenues par une source de lumière blanche traversant des filtres translucides de couleur cyan, magenta et jaune. C est la méthode utilisée en photographie et en imprimerie pour reproduire les couleurs.

24 Exercice

25 Un cas d école de colorimétrie : le métamérisme Pourquoi deux objets métamères sontils identiques à la lumière du jour et différents en lumière artificielle? Les valeurs tristimulus sont les mêmes sous une source lumineuse et différentes sous une autre source. Comment alors déterminer le métamérisme? En mesurant les échantillons sous deux ou plusieurs illuminants avec des distribution spectrales d énergie très différentes, comme l illuminant standard D65 ou l illuminant standard A. Rappel : Un colorimètre tristimulus ne possèdent que les illuminants C et D65. Un spectrocolorimètre possède en plus l illuminant A au minimum.

26 Colorimètre : Les deux échantillons sont identiques. Spectrocolorimètre : Les deux échantillons sont différents. Spectrocolorimètre : Les deux échantillons sont différents, et on peut voir que l échantillon A contient plus de rouge.