Vision et éclairage Partie colorimétrie Emanuel Aldea <emanuel.aldea@u-psud.fr> http://hebergement.u-psud.fr/emi DU Optométrie-Contactologie 2
Plan du cours Aperçu historique Généralités Bases physiques de la couleur Approche psycho-physique Expérience fondamentale Équations colorimétriques Systèmes colorimétriques CIE Espaces colorimétriques uniformes E. Aldea (OC2) Colorimétrie (2/14)
C est quoi la couleur? Une première définition Une perception visuelle qui nous permet de différencier des objets autrement identiques par l intensité et la longueur d onde de la lumière. E. Aldea (OC2) Colorimétrie (3/14)
C est quoi la couleur? Une première définition Une perception visuelle qui nous permet de différencier des objets autrement identiques par l intensité et la longueur d onde de la lumière. Problème (commun à tous les sens humains) : description du stimulus physique, et pas de la perception (c.a.d. pas utile pour quelqu un qui n a pas ressenti la perception respective). E. Aldea (OC2) Colorimétrie (3/14)
C est quoi la couleur? Une première définition Une perception visuelle qui nous permet de différencier des objets autrement identiques par l intensité et la longueur d onde de la lumière. Problème (commun à tous les sens humains) : description du stimulus physique, et pas de la perception (c.a.d. pas utile pour quelqu un qui n a pas ressenti la perception respective). Une définition quantitative L objectif de la colorimétrie est de proposer des méthodes pour qu on ait une caractérisation quantitative, numérique de la couleur. Importance majeure : Lyon et Marseille sont loin de Paris Marseille est 300 km plus loin de Paris que Lyon E. Aldea (OC2) Colorimétrie (3/14)
Caractérisation de la perception L expérience perceptuelle peut varier de manière significative pour le même stimulus spectral. E. Aldea (OC2) Colorimétrie (4/14)
Caractérisation de la perception L expérience perceptuelle peut varier de manière significative pour le même stimulus spectral. le cerveau se force à visualiser les carrés tels qu ils devraient être l important n est pas ce qui compose l environnement mais la manière dont on le perçoit E. Aldea (OC2) Colorimétrie (4/14)
Caractérisation de la perception L expérience perceptuelle peut varier de manière significative pour le même stimulus spectral. Le contexte d une expérience est essentiel, et la perception des couleurs est le résultat d une activité cérébrale, qui est subjective (i.e. adaptation chromatique vs. perception variable). E. Aldea (OC2) Colorimétrie (4/14)
Caractérisation de la perception L expérience perceptuelle peut varier de manière significative pour le même stimulus spectral. Le contexte d une expérience est essentiel, et la perception des couleurs est le résultat d une activité cérébrale, qui est subjective (i.e. adaptation chromatique vs. perception variable). En absence d une compréhension fondamentale des mécanismes de la conscience humaine approche empirique avec des résultats satisfaisants et raisonnables. E. Aldea (OC2) Colorimétrie (4/14)
Aperçu historique : les Grecs anciens Platon : le concept des couleurs primaires et leurs mélanges (Timaeus 67,68) E. Aldea (OC2) Colorimétrie (5/14)
Aperçu historique : les Grecs anciens Platon : le concept des couleurs primaires et leurs mélanges (Timaeus 67,68) Aristote : les couleurs sont des mélanges de blanc et de noir ( Couleurs ) E. Aldea (OC2) Colorimétrie (5/14)
Aperçu historique : le Moyen Age Avicenne et Averroès : le concept d échelle tonale, l échelle des gris E. Aldea (OC2) Colorimétrie (6/14)
Aperçu historique : le Moyen Age Avicenne et Averroès : le concept d échelle tonale, l échelle des gris Theophilus : moine bénédictine, mélange des couleurs pour la peinture (peau, arc-en-ciel etc.) E. Aldea (OC2) Colorimétrie (6/14)
Aperçu historique : le Moyen Age Avicenne et Averroès : le concept d échelle tonale, l échelle des gris Theophilus : moine bénédictine, mélange des couleurs pour la peinture (peau, arc-en-ciel etc.) R. Grosseteste et R. Bacon : moines franciscains, initiateurs des études des phénomènes optiques E. Aldea (OC2) Colorimétrie (6/14)
Aperçu historique : la Renaissance Des progrès modestes jusqu au XVI siècle : Cennini (quatre couleurs fondamentales), da Vinci (six couleurs fondamentales) etc. E. Aldea (OC2) Colorimétrie (7/14)
Aperçu historique : la Renaissance Des progrès modestes jusqu au XVI siècle : Cennini (quatre couleurs fondamentales), da Vinci (six couleurs fondamentales) etc. Forsius : mathématicien finlandais E. Aldea (OC2) Colorimétrie (7/14)
Aperçu historique : la Renaissance Des progrès modestes jusqu au XVI siècle : Cennini (quatre couleurs fondamentales), da Vinci (six couleurs fondamentales) etc. Forsius : mathématicien finlandais I. Newton : introduction d un disque et d une méthode additive de mélange des couleurs E. Aldea (OC2) Colorimétrie (7/14)
Newton (Opticks, 1704) Le blanc se décompose et se recompose : E. Aldea (OC2) Colorimétrie (8/14)
Newton (Opticks, 1704) Le blanc se décompose et se recompose : Ses sept composantes sont les couleurs primaires. Le blanc et le noir n en sont pas. E. Aldea (OC2) Colorimétrie (8/14)
Newton (Opticks, 1704) Le blanc se décompose et se recompose : Ses sept composantes sont les couleurs primaires. Le blanc et le noir n en sont pas. Principe de mesure de la couleur par moyenne pondérée de primaires. E. Aldea (OC2) Colorimétrie (8/14)
Aperçu historique Questions en débat au XIXe siècle Combien de primaires : 7, c est trop (cf. métamérisme) Combien : 3, 4, 5? Relations entre primaires et couleurs spectrales : propriétés de la lumière propriétés de l œil E. Aldea (OC2) Colorimétrie (9/14)
Aperçu historique Questions en débat au XIXe siècle Combien de primaires : 7, c est trop (cf. métamérisme) Combien : 3, 4, 5? Relations entre primaires et couleurs spectrales : propriétés de la lumière propriétés de l œil Premières réponses Young(1801) propose la bonne réponse : 3 sortes de récepteurs Young et Herschel (cca. 1830) tirent argument du cas de John Dalton, insensible au rouge E. Aldea (OC2) Colorimétrie (9/14)
Aperçu historique) D autres réponses au XIXe siècle Helmholtz (1852) : jaune + bleu vert! distinguer synthese additive (Newton) et synthese soustractive (peinture) E. Aldea (OC2) Colorimétrie (10/14)
Aperçu historique) D autres réponses au XIXe siècle Helmholtz (1852) : jaune + bleu vert! distinguer synthese additive (Newton) et synthese soustractive (peinture) Les lois de la colorimétrie Grassmann (1853) : La plupart des couleurs s obtiennent en superposant 3 primaires arbitraires, le rouge, le vert et le bleu étant les mieux adaptés. Le phénomène est linéaire : (R 1,V 1,B 1 )+(R 2,V 2,B 2 ) = (R 1 +R 2,V 1 +V 2,B 1 +B 2 ) algèbre linéaire dans un espace à 3 dimensions (changement d espace) paramétrisation possible avec teinte, saturation et luminance E. Aldea (OC2) Colorimétrie (10/14)
Aperçu historique Maxwell(1855) développe ces idées et valide expérimentalement la théorie de Young des 3 récepteurs au moyen d un rotateur des couleurs propose un triangle des couleurs E. Aldea (OC2) Colorimétrie (11/14)
Aperçu historique Maxwell(1855) construit une boîte à couleurs pour mélanger des lumières spectrales au lieu de couleurs peintes s en sert pour réaliser la première photographie en couleurs (1861) E. Aldea (OC2) Colorimétrie (12/14)
Aperçu historique Maxwell(1855) construit une boîte à couleurs pour mélanger des lumières spectrales au lieu de couleurs peintes s en sert pour réaliser la première photographie en couleurs (1861) E. Aldea (OC2) Colorimétrie (13/14)
Aperçu historique De 1861 à 1931 : Développement des systèmes d éclairage Révolution industrielle besoin de donner à la colorimétrie un caractère scientifique 1931 : Commission Internationale de l Eclairage adopte le premier système colorimétrique E. Aldea (OC2) Colorimétrie (14/14)