Couleur & Colorimétrie Chapitre 6 Couleur & Colorimétrie Pour un physicien, la couleur n’est que le résultat de la décomposition de la lumière blanche. Pour lui, la couleur est donc synonyme de lumière colorée. Cette lumière colorée est définie par sa longueur d’onde Pour un physiologiste qui étudie les fonctions organiques de la vision, la couleur est une sensation colorée Pour un peintre, un teinturier, un imprimeur, la couleur est la matière colorée utilisée pour produire la colorisation

La perception de la couleur 4. le cerveau "voit" des couleurs Rouge ? Orange ? 1. La source émet de la lumière 2. L’objet absorbe & réfléchit certaines longueurs d’onde 3. L'œil est impressionné par des longueurs d'onde En moyenne, notre œil est capable de discerner plus de 350 000 couleurs ou teintes différentes Mais très peu de personnes ont une perception correcte des couleurs

La physiologie de la couleur Trois types de cônes: Bâtonnets Trois "couleurs" principales : Rouge, Vert, Bleu

La théorie de Young & Helmoltz Blanc

Un problème persiste… Fixer le point noir pour quelques secondes

La théorie de Hering « les couleurs concurrents » Rouge Problème: pas de cônes différenciés…

Une théorie plus réaliste Blanc Jaune Rouge Bâtonnets Cônes L + Cônes M - - Cônes S +/- +

Le principe de la colorimétrie 1er loi de Grassmann On peut produire sans ambiguïté une sensation colorée donnée, par mélange de trois autres excitations colorées arbitraires d’intensité déterminée et indépendantes les unes des autres X3 X2 x3 x2 X1 O x1

Le principe d’associativité 2e loi de Grassmann B(x1B,x2B,x3B) X3 X2 X1 O C(x1C,x2C,x3C) A(x1A,x2A,x3A) Projection 2D X3 A’ A C C’ O X2 B’ B X1 A’, B’ et C’ sont colinéaires C’ est toujours entre A’ et B’

Le principe de multiplicité 3e loi de Grassmann Les points A(x1,x2,x3) et A’(x’1,x’2,x’3) correspondent à la même sensation colorée mais L’ ≠ L Les couleurs spectrales Lieu de couleurs spectrales x1 x3 X3 X2 X1 O x’1 x’3 x2 x’2 êV êr êb O (point noir)

Synthèse soustractive Représentation RVB Synthèse additive (RVB) Le système RVB B Couleur « C » [R,V,B] Synthèse soustractive (CMJ) Cyan [0,1,1] [0,0,1] Magenta [1,0,1] Blanc [1,1,1] Noir [0,0,0] [0,1,0] V [1,0,0] Wright 1929 Jaune [1,1,0] λR = 700 nm λV = 546 nm λB = 436 nm R

La triangle des couleurs (Wright 1929) r + v + b = 1 Le blanc (illuminant E) est au centre du triangle rw = bw = bw = 1/3

Un problème Couleur « A » Couleur « C » Ces couleurs existent mais n’entrent Pas dans le triangle !

Le triangle de couleurs transformé Avec un triangle ‘rectangle’ deux variables sont suffisantes (r, v) pour déterminer la couleur Argon Continuum Mercure Raies λR= 700 nm FR = 1,0000 lm λV= 546,1 nm FV = 4,5907 lm λB= 435,8 nm FB = 0,0601 lm Base (CIE 1931) Le blanc est au centre du triangle

La représentation CIE 1931 Système XYZ Ces « couleurs » n’existent pas Transformation Orthotrope: Re-normalisation: « Alychne » (L=0)

La construction du triangle V B 400 500 600 700 nm Y est proportionnel à la luminance

Le triangle des couleurs

Localiser une « couleur » dans le triangle Un rayonnement est caractérisé par sa distribution spectrale λ (nm) Pour une réflexion sur une surface

Longueur d’onde dominante & pureté (saturation) de couleur σW = 0 σspect = 1 Ceci ne marche pas pour les pourpres

La lumière blanche Toutes les longueurs d’onde Synthèse R-V-B La « couleur blanche » n’existe pas ! La lumière blanche peut être interprétée comme correspondant à une excitation « équilibrée » des différente récepteurs fovéaux Toutes les longueurs d’onde Synthèse R-V-B Couleurs complémentaires

Les différents « blancs » (Illuminants standards CIE) λ (nm) Etalon E Illuminant A: Corps noir Température de surface: 2856 K Illuminant B: Lumière directe du soleil Temp. Coul. Prox.: 4874 K Illuminant C: Lumière moyenne du jour Temp. Coul. Prox.: 6774 K Illuminant E (ou W): Il correspond au spectre à énergie égale SOURCES N’est pas réalisable ! Lampe à ruban de tungstène avec filtres Lampe à ruban de tungstène sans filtre

Température de couleur (Tcp) La température de couleur d’une source désigne l’échauffement du corps noir nécessaire pour produire une lumière d’apparence semblable. Une lumière «chaude» possède une température de couleur inférieure à 3300 K. A partir de 5000 K, une source lumineuse est qualifiée de «froide». Sodium Haute pression 2200K Incandescence 2700K Incandescence halogène 3000K Fluorescente “chaude” 3000K C-MHL (1) 3200K C-MHL (2) 4000K Fluorescent “froide” 4100K Halogénure métallique 4500K Hg-HID 6000K Fluorescent lumière jour 6300K Ciel bleu 8500K

Température de couleur proximale Lieu du corps noir 10 000 K 5 000 K 3 300 K 2 500 K 2 000 K 1 115 K E C D65 TBB=∞ 1 mired = 105/T Seules les sources de lumière ont une température de couleur Sodium Haute pression 2200K Incandescence 2700K Incandescence -halogène 3000K Fluorescente “chaude” 3000K C-MHL (1) 3200K C-MHL (2) 4000K Fluorescent “froide” 4100K Halogénure métallique 4500K Hg-HID 6000K Fluorescent lumière jour 6300K Ciel bleu 8500K

Indice de Rendu des Couleurs (IRC ou RA) Indique la capacité d’une source à restituer correctement les couleurs présentes dans l'environnement. 100 = IRC maximum. 0 = Absence de couleur reconnaissable. Une différence de 5 points est perceptible

L’indice de rendu des couleurs (IRC) 14 « couleurs test » 8 7 1 5 4 3 2 6 n°1 rouge grisé clair (7,5R 6/4) n°2 jaune grisé foncé (7Y 6/4) n°3 vert jaune soutenu (5GY 6/6) n°4 vert jaunâtre moyen (2,5G 6/6) n°5 vert bleuâtre clair (10BG 6/4) n°6 bleu clair (5PB 6/8) n°7 violet clair (2,5P 6/8) n°8 pourpre rougeâtre clair (10P 6/8) n° 9 rouge saturé (4,5R 4/13) n°10 jaune saturé (5Y 8/10) n°11 vert saturé (4,5GY 5/8) n°12 bleu saturé (3PB 3/11) n°13 rose jaunâtre clair (5YR 8/4) - peau n°14 vert olive moyen (5GY 4/4)

Procédure Mesurer le point de couleur de la source 2. Pour chacun de 8 couleurs mesurer les coordonnées (xi,yi)W avec la source de référence 3. Pour chacun de 8 couleurs mesurer les coordonnées (xi, yi) avec la source à caractériser Calculer les différences de couleur ∆Ei (rap CIE 23-2) 5. Calculer Ri = 100 - 4,6 ∆Ei x

Le jugement esthétique est fortement lié à la qualité de la couleur

Les « régions colorés »

Seuil de perception des couleurs système UCS Les ellipses de Mac Adam: Différence perceptible entre deux couleurs Les écarts sont bien plus importants aux longueurs d’onde intermédiaires (verts…) Système UCS (CIE, 1960)

La couleur des objets (Espace de Munsell) Teinte: 10 zones R (Rouge) GB (Vert Bleu) RP (Rouge Pourpre) G (Vert) P (Pourpre) YG (Jaune Vert) BP (Bleu Pourpre) Y (Jaune) B (Bleu) YR (Jaune Rouge) Luminosité: 10 graduations 0: Noir 10: Blanc 4RP 5/10 Saturation: pas de limitation stricte L’usage des nombres décimaux est possible

L’espace de Munsell L'espace de Munsell Général et sa représentation simplifiée T = teinte S = saturation L = luminosité