Espace couleur - Color space
Un espace colorimétrique est une organisation spécifique de couleurs . En combinaison avec le profilage des couleurs pris en charge par divers appareils physiques, il prend en charge les représentations reproductibles des couleurs, qu'une telle représentation implique une représentation analogique ou numérique . Un espace colorimétrique peut être arbitraire, c'est-à-dire avec des couleurs réalisées physiquement attribuées à un ensemble d' échantillons de couleurs physiques avec des noms de couleurs attribués correspondants (y compris des nombres discrets dans -- par exemple -- la collection Pantone ), ou structuré avec une rigueur mathématique (comme avec le Système NCS , Adobe RVB et sRVB ). Un « espace colorimétrique » est un outil conceptuel utile pour comprendre les capacités de couleur d'un périphérique ou d'un fichier numérique particulier. Lorsque vous essayez de reproduire des couleurs sur un autre appareil, les espaces colorimétriques peuvent indiquer si vous serez en mesure de conserver les détails des ombres et des hautes lumières, la saturation des couleurs et dans quelle mesure l'un ou l'autre sera compromis.
Un « modèle de couleur » est un modèle mathématique abstrait décrivant la manière dont les couleurs peuvent être représentées sous forme de tuples de nombres (par exemple des triplets en RVB ou des quadruples en CMJN ) ; cependant, un modèle de couleurs sans fonction de mappage associée à un espace de couleurs absolu est un système de couleurs plus ou moins arbitraire sans lien avec un système d'interprétation des couleurs globalement compris. L'ajout d'une fonction de mappage spécifique entre un modèle colorimétrique et un espace colorimétrique de référence établit au sein de l'espace colorimétrique de référence une « empreinte » définie, connue sous le nom de gamut , et pour un modèle colorimétrique donné, cela définit un espace colorimétrique. Par exemple, Adobe RVB et sRVB sont deux espaces colorimétriques absolus différents, tous deux basés sur le modèle de couleur RVB. Lors de la définition d'un espace colorimétrique, la norme de référence habituelle est les espaces colorimétriques CIELAB ou CIEXYZ , qui ont été spécifiquement conçus pour englober toutes les couleurs que l'humain moyen peut voir.
Étant donné que « l'espace colorimétrique » identifie une combinaison particulière du modèle de couleur et de la fonction de mappage, le mot est souvent utilisé de manière informelle pour identifier un modèle de couleur. Cependant, même si l'identification d'un espace couleur identifie automatiquement le modèle de couleur associé, cet usage est incorrect au sens strict. Par exemple, bien que plusieurs espaces colorimétriques spécifiques soient basés sur le modèle colorimétrique RVB , il n'existe pas d' espace colorimétrique RVB singulier .
Histoire
En 1802, Thomas Young a postulé l'existence de trois types de photorécepteurs (maintenant connus sous le nom de cellules coniques ) dans l'œil, chacun étant sensible à une gamme particulière de lumière visible. Hermann von Helmholtz a développé la théorie de Young-Helmholtz en 1850 : que les trois types de photorécepteurs de cône pourraient être classés comme court-préférant ( bleu ), moyen-préférant ( vert ) et long-préférant ( rouge ), selon leur réponse aux longueurs d'onde de la lumière frappant la rétine . Les forces relatives des signaux détectés par les trois types de cônes sont interprétées par le cerveau comme une couleur visible. Mais il n'est pas clair qu'ils aient pensé aux couleurs comme étant des points dans l'espace colorimétrique.
Le concept d'espace colorimétrique était probablement dû à Hermann Grassmann , qui l'a développé en deux étapes. Tout d'abord, il a développé l'idée d' espace vectoriel , qui a permis la représentation algébrique de concepts géométriques dans l'espace n- dimensionnel. Fearnley-Sander (1979) décrit la fondation de Grassmann de l'algèbre linéaire comme suit :
La définition d'un espace linéaire ( espace vectoriel)... est devenue largement connue vers 1920, lorsque Hermann Weyl et d'autres ont publié des définitions formelles. En fait, une telle définition avait été donnée trente ans auparavant par Peano , qui connaissait parfaitement les travaux mathématiques de Grassmann. Grassmann n'a pas posé de définition formelle - la langue n'était pas disponible - mais il ne fait aucun doute qu'il avait le concept.
Avec ce contexte conceptuel, en 1853, Grassmann a publié une théorie sur la façon dont les couleurs se mélangent ; elle et ses trois lois de couleur sont encore enseignées, comme la loi de Grassmann .
Comme l'a d'abord noté Grassmann... l'ensemble de lumière a la structure d'un cône dans l'espace linéaire de dimension infinie. En conséquence, un ensemble de quotients (par rapport au métamérisme) du cône de lumière hérite de la structure conique, qui permet à la couleur d'être représentée comme un cône convexe dans l'espace linéaire 3-D, appelé cône de couleur.
Exemples
Les couleurs peuvent être créés dans l' impression de couleur des espaces sur la base du modèle de couleur CMYK , en utilisant les soustractive des couleurs primaires de pigment ( c yan , m Agenta , y ellow , et blac k ). Pour créer une représentation tridimensionnelle d'un espace colorimétrique donné, nous pouvons affecter la quantité de couleur magenta à l' axe X de la représentation , la quantité de cyan à son axe Y et la quantité de jaune à son axe Z. L'espace 3D résultant offre une position unique pour chaque couleur possible qui peut être créée en combinant ces trois pigments.
Les couleurs peuvent être créées sur des écrans d'ordinateur avec des espaces colorimétriques basés sur le modèle de couleur RVB , en utilisant les couleurs primaires additives ( rouge , vert et bleu ). Une représentation tridimensionnelle attribuerait chacune des trois couleurs aux axes X, Y et Z. Notez que les couleurs générées sur un moniteur donné seront limitées par le support de reproduction, tel que le phosphore (dans un moniteur CRT ) ou les filtres et le rétroéclairage ( moniteur LCD ).
Une autre façon de créer des couleurs sur un moniteur consiste à utiliser un espace colorimétrique HSL ou HSV , basé sur la teinte , la saturation , la luminosité (valeur/luminosité). Avec un tel espace, les variables sont affectées à des coordonnées cylindriques .
De nombreux espaces colorimétriques peuvent être représentés sous forme de valeurs tridimensionnelles de cette manière, mais certains ont plus ou moins de dimensions, et certains, comme Pantone , ne peuvent pas du tout être représentés de cette manière.
Conversion
La conversion de l'espace colorimétrique est la traduction de la représentation d'une couleur d'une base à une autre. Cela se produit généralement dans le contexte de la conversion d'une image représentée dans un espace colorimétrique en un autre espace colorimétrique, le but étant de rendre l'image traduite aussi similaire que possible à l'original.
Densité RVB
Le modèle de couleur RVB est implémenté de différentes manières, en fonction des capacités du système utilisé. L'incarnation de loin la plus couramment utilisée en 2006 est l' implémentation 24 bits , avec 8 bits, ou 256 niveaux de couleurs discrets par canal . Tout espace colorimétrique basé sur un tel modèle RVB 24 bits est ainsi limité à une plage de 256×256×256 16,7 millions de couleurs. Certaines implémentations utilisent 16 bits par composant pour un total de 48 bits, ce qui donne la même gamme avec un plus grand nombre de couleurs distinctes. Ceci est particulièrement important lorsque vous travaillez avec des espaces colorimétriques à large gamme (où la plupart des couleurs les plus courantes sont situées relativement proches les unes des autres) ou lorsqu'un grand nombre d'algorithmes de filtrage numérique sont utilisés consécutivement. Le même principe s'applique à tout espace colorimétrique basé sur le même modèle de couleur, mais implémenté à des profondeurs de bits différentes .
Listes
L'espace colorimétrique CIE 1931 XYZ a été l'une des premières tentatives pour produire un espace colorimétrique basé sur des mesures de la perception humaine des couleurs (les efforts antérieurs étaient menés par James Clerk Maxwell , König & Dieterici et Abney à l' Imperial College ) et c'est la base de presque tous autres espaces colorimétriques. L' espace colorimétrique CIERGB est un compagnon linéairement lié de CIE XYZ. Les dérivés supplémentaires de CIE XYZ comprennent le CIELUV , le CIEUVW et le CIELAB .
Générique
RVB utilise un mélange de couleurs additif , car il décrit le type de lumière qui doit être émis pour produire une couleur donnée. RVB stocke des valeurs individuelles pour le rouge, le vert et le bleu. RGBA est RVB avec un canal supplémentaire, alpha, pour indiquer la transparence. Les espaces colorimétriques courants basés sur le modèle RVB incluent sRVB , Adobe RVB , ProPhoto RVB , scRVB et CIE RVB .
Le CMJN utilise le mélange de couleurs soustractif utilisé dans le processus d'impression, car il décrit le type d' encres à appliquer pour que la lumière réfléchie par le substrat et à travers les encres produise une couleur donnée. On commence avec un substrat blanc (toile, page, etc.) et utilise de l'encre pour soustraire la couleur du blanc pour créer une image. CMJN stocke les valeurs d'encre pour le cyan, le magenta, le jaune et le noir. Il existe de nombreux espaces colorimétriques CMJN pour différents ensembles d'encres, de substrats et de caractéristiques de presse (qui modifient l'engraissement du point ou la fonction de transfert pour chaque encre et modifient ainsi l'apparence).
YIQ était autrefois utilisé dans les émissions de télévision NTSC (Amérique du Nord, Japon et ailleurs) pour des raisons historiques. Ce système stocke une Luma valeur à peu près analogue à (et parfois incorrectement identifiés comme) luminance , ainsi que deux chroma valeurs telles que des représentations approximatives des quantités relatives de bleu et rouge dans la couleur. Il est similaire au schéma YUV utilisé dans la plupart des systèmes de capture vidéo et dans la télévision PAL (Australie, Europe, sauf la France, qui utilise SECAM ), sauf que l'espace colorimétrique YIQ est tourné de 33° par rapport à l'espace colorimétrique YUV et la couleur les axes sont intervertis. Le schéma YDbDr utilisé par la télévision SECAM est tourné d'une autre manière.
YPbPr est une version à l'échelle de YUV. Il est le plus souvent vu sous sa forme numérique, YCbCr , largement utilisé dans les schémas de compression vidéo et d' image tels que MPEG et JPEG .
xvYCC est une nouvelle norme internationale d'espace colorimétrique vidéo numérique publiée par la CEI (CEI 61966-2-4). Il est basé sur les normes ITU BT.601 et BT.709 mais étend la gamme au-delà des primaires R/G/B spécifiées dans ces normes.
HSV ( h ue, s aturation, v aleur), également connu sous le nom HSB (teinte, saturation, b justesse) est souvent utilisé par des artistes , car il est souvent plus naturel de penser à une couleur en termes de teinte et la saturation qu'en termes de composants de couleur additifs ou soustractifs. HSV est une transformation d'un espace colorimétrique RVB, et ses composants et sa colorimétrie sont relatifs à l'espace colorimétrique RVB dont il est dérivé.
HSL ( h ue, s aturation, l ightness / l uminance), également connu sous le nom HLS ou HSI (teinte, saturation, i ntensity) est assez similaire à HSV , avec "légèreté" remplaçant "luminosité". La différence est que la luminosité d'une couleur pure est égale à la luminosité du blanc, tandis que la luminosité d'une couleur pure est égale à la luminosité d'un gris moyen.
Commercial
- Système de couleurs Munsell
- Système de correspondance Pantone (PMS)
- Système de couleurs naturelles (NCS)
But spécial
- L' espace RG Chromaticity est utilisé dans les applications de vision par ordinateur . Il montre la couleur de la lumière (rouge, jaune, vert etc.), mais pas son intensité (foncée, lumineuse).
- L' espace colorimétrique TSL (Teinte, Saturation et Luminance) est utilisé dans la détection des visages .
Obsolète
Les premiers espaces colorimétriques avaient deux composantes. Ils ont largement ignoré la lumière bleue car la complexité supplémentaire d'un processus à 3 composants n'a fourni qu'une augmentation marginale de la fidélité par rapport au passage du monochrome à la couleur à 2 composants.
- RG pour les premiers films Technicolor
- RGK pour l'impression couleur précoce
Espace colorimétrique absolu
En science des couleurs , il existe deux significations du terme espace colorimétrique absolu :
- Un espace colorimétrique dans lequel la différence de perception entre les couleurs est directement liée aux distances entre les couleurs représentées par des points dans l'espace colorimétrique, c'est-à-dire un espace colorimétrique uniforme .
- Un espace colorimétrique dans lequel les couleurs sont sans ambiguïté, c'est-à-dire où les interprétations des couleurs dans l'espace sont définies colorimétriquement sans référence à des facteurs externes.
Dans cet article, nous nous concentrons sur la deuxième définition.
CIEXYZ , sRGB et ICtCp sont des exemples d'espaces colorimétriques absolus, par opposition à un espace colorimétrique RVB générique .
Un espace colorimétrique non absolu peut être rendu absolu en définissant sa relation avec des quantités colorimétriques absolues. Par exemple, si les couleurs rouge, verte et bleue d'un moniteur sont mesurées exactement, ainsi que d'autres propriétés du moniteur, les valeurs RVB de ce moniteur peuvent être considérées comme absolues. L' espace colorimétrique CIE 1976 L*, a*, b* est parfois appelé absolu, bien qu'il ait également besoin d'une spécification de point blanc pour le faire.
Un moyen courant de transformer un espace colorimétrique comme RVB en une couleur absolue consiste à définir un profil ICC , qui contient les attributs du RVB. Ce n'est pas la seule façon d'exprimer une couleur absolue, mais c'est la norme dans de nombreuses industries. Les couleurs RVB définies par des profils largement acceptés incluent sRVB et Adobe RVB . Le processus d'ajout d'un profil ICC à un graphique ou à un document est parfois appelé marquage ou incorporation ; le marquage marque donc la signification absolue des couleurs dans ce graphique ou document.
Erreurs de conversion
Une couleur dans un espace colorimétrique absolu peut être convertie en un autre espace colorimétrique absolu, et inversement, en général ; cependant, certains espaces colorimétriques peuvent avoir des limitations de gamme , et la conversion de couleurs situées en dehors de cette gamme ne produira pas de résultats corrects. Il est également probable qu'il y ait des erreurs d'arrondi, surtout si la plage populaire de seulement 256 valeurs distinctes par composant ( couleur 8 bits ) est utilisée.
Les conditions de visualisation constituent une partie de la définition d'un espace colorimétrique absolu. La même couleur, vue sous différentes conditions d'éclairage naturel ou artificiel, aura un aspect différent. Les personnes impliquées professionnellement dans la correspondance des couleurs peuvent utiliser des salles d'observation, éclairées par un éclairage standardisé.
Parfois, il existe des règles précises pour la conversion entre des espaces colorimétriques non absolus. Par exemple, les espaces HSL et HSV sont définis comme des mappages de RVB. Les deux ne sont pas absolus, mais la conversion entre eux doit conserver la même couleur. Cependant, en général, la conversion entre deux espaces colorimétriques non absolus (par exemple, RVB en CMJN ) ou entre des espaces colorimétriques absolus et non absolus (par exemple, RVB en L*a*b*) est presque un concept dénué de sens.
Espaces arbitraires
Une méthode différente de définition des espaces colorimétriques absolus est familière à de nombreux consommateurs comme le nuancier, utilisé pour sélectionner la peinture, les tissus, etc. C'est une façon de convenir d'une couleur entre deux parties. Une méthode plus standardisée de définition des couleurs absolues est le Pantone Matching System , un système propriétaire qui comprend des nuanciers et des recettes que les imprimeurs commerciaux peuvent utiliser pour fabriquer des encres d'une couleur particulière.
Voir également
Les références
Liens externes
- FAQ couleur , Charles Poynton
- Science des couleurs , Dan Bruton
- Espaces de couleurs , Rolf G. Kuehni (octobre 2003)
- Espaces colorimétriques – contexte perceptuel, historique et applicatif , Marko Tkalčič (2003)
- Formats de couleur pour le traitement de l'image et de la vidéo – Conversion des couleurs entre RVB, YUV, YCbCr et YPbPr.
- Bibliothèque C de conversions de formats de couleurs optimisées SSE.
- Konica Minolta Sensing : communication précise des couleurs