Modèle de couleur RVB - RGB color model

Une représentation du mélange additif de couleurs. La projection de lumières de couleurs primaires sur un écran blanc montre des couleurs secondaires où deux se chevauchent ; la combinaison des trois rouge, vert et bleu en intensités égales fait du blanc.
Démonstration du mélange additif des couleurs avec des pochettes de CD utilisées comme séparateurs de faisceau

Le modèle de couleur RVB est un modèle de couleur additif dans lequel les couleurs primaires rouge , verte et bleue de la lumière sont additionnées de diverses manières pour reproduire un large éventail de couleurs . Le nom du modèle vient des initiales des trois couleurs primaires additives , rouge, vert et bleu.

L'objectif principal du modèle de couleur RVB est la détection, la représentation et l'affichage d'images dans les systèmes électroniques, tels que les téléviseurs et les ordinateurs, bien qu'il ait également été utilisé dans la photographie conventionnelle . Avant l' ère électronique , le modèle de couleur RVB avait déjà une théorie solide derrière lui, basée sur la perception humaine des couleurs .

Le RVB est un modèle de couleur dépendant de l' appareil : différents appareils détectent ou reproduisent différemment une valeur RVB donnée, car les éléments de couleur (tels que les luminophores ou les colorants ) et leur réponse aux niveaux individuels de rouge, vert et bleu varient d'un fabricant à l'autre, ou même dans le même appareil au fil du temps. Ainsi, une valeur RVB ne définit pas la même couleur sur tous les appareils sans une sorte de gestion des couleurs .

Les périphériques d'entrée RVB typiques sont les téléviseurs couleur et les caméras vidéo , les scanners d'images et les appareils photo numériques . Les périphériques de sortie RVB typiques sont les téléviseurs de diverses technologies ( CRT , LCD , plasma , OLED , points quantiques , etc.), les écrans d' ordinateur et de téléphone portable , les vidéoprojecteurs , les écrans LED multicolores et les grands écrans tels que le Jumbotron . Les imprimantes couleur , en revanche, ne sont pas des périphériques RVB, mais des périphériques couleur soustractifs utilisant généralement le modèle de couleur CMJN .

Couleurs additives

Mélange additif de couleur : l'ajout de rouge au vert donne du jaune ; l'ajout de vert au bleu donne du cyan ; l'ajout de bleu au rouge donne du magenta ; l'ajout des trois couleurs primaires ensemble donne du blanc.
Dans le sens horaire à partir du haut : rouge , orange , jaune , chartreuse , vert , printemps , cyan , azur , bleu , violet , magenta et rose

Pour former une couleur avec RVB, trois faisceaux lumineux (un rouge, un vert et un bleu) doivent être superposés (par exemple par émission depuis un écran noir ou par réflexion depuis un écran blanc). Chacun des trois faisceaux est appelé un composant de cette couleur, et chacun d'eux peut avoir une intensité arbitraire, de complètement éteint à complètement allumé, dans le mélange.

Le modèle de couleur RVB est additif dans le sens où les trois faisceaux lumineux sont additionnés et leurs spectres lumineux s'ajoutent, longueur d'onde pour longueur d'onde, pour former le spectre de couleur final.Ceci est essentiellement opposé au modèle de couleur soustractif , en particulier le modèle de couleur CMJ , qui s'applique aux peintures, encres, colorants et autres substances dont la couleur dépend de la réflexion de la lumière sous laquelle nous les voyons. En raison de leurs propriétés, ces trois couleurs créent du blanc, ce qui contraste fortement avec les couleurs physiques, telles que les colorants qui créent du noir lorsqu'ils sont mélangés.

L'intensité nulle pour chaque composant donne la couleur la plus foncée (pas de lumière, considérée comme le noir ), et l'intensité complète de chacun donne un blanc ; la qualité de ce blanc dépend de la nature des sources lumineuses primaires, mais si elles sont bien équilibrées, le résultat est un couplage blanc neutre du système de point blanc . Lorsque les intensités de tous les composants sont les mêmes, le résultat est une nuance de gris, plus foncée ou plus claire selon l'intensité. Lorsque les intensités sont différentes, le résultat est une teinte colorisée , plus ou moins saturée selon la différence de la plus forte et de la plus faible des intensités des couleurs primaires employées.

Lorsque l'un des composants a la plus forte intensité, la couleur est une teinte proche de cette couleur primaire (rouge, vert ou bleu), et lorsque deux composants ont la même intensité la plus forte, alors la couleur est une teinte d'une couleur secondaire (une nuance de cyan , magenta ou jaune ). Une couleur secondaire est formée par la somme de deux couleurs primaires d'égale intensité : le cyan est vert+bleu, le magenta est bleu+rouge et le jaune est rouge+vert. Chaque couleur secondaire est le complément d'une couleur primaire : le cyan complète le rouge, le magenta complète le vert et le jaune complète le bleu. Lorsque toutes les couleurs primaires sont mélangées à des intensités égales, le résultat est blanc.

Le modèle de couleur RVB lui-même ne définit pas ce que l'on entend par colorimétriquement rouge , vert et bleu , et donc les résultats de leur mélange ne sont pas spécifiés comme absolus, mais relatifs aux couleurs primaires. Lorsque les chromaticités exactes des primaires rouges, vertes et bleues sont définies, le modèle colorimétrique devient alors un espace colorimétrique absolu , tel que sRGB ou Adobe RGB ; voir Espace colorimétrique RVB pour plus de détails.

Principes physiques pour le choix du rouge, du vert et du bleu

Un ensemble de couleurs primaires, comme les primaires sRGB , définit un triangle de couleurs ; seules les couleurs de ce triangle peuvent être reproduites en mélangeant les couleurs primaires. Les couleurs en dehors du triangle de couleur sont donc affichées ici en gris. Les primaires et le point blanc D65 de sRGB sont affichés. La figure d'arrière-plan est le diagramme de chromaticité CIE xy .

Le choix des couleurs primaires est lié à la physiologie de l' œil humain ; les bonnes primaires sont des stimuli qui maximisent la différence entre les réponses des cellules coniques de la rétine humaine à la lumière de différentes longueurs d'onde , et qui forment ainsi un grand triangle de couleur .

Les trois types normaux de cellules photoréceptrices sensibles à la lumière dans l'œil humain (cellules coniques) répondent le plus à la lumière jaune (longueur d'onde longue ou L), verte (moyenne ou M) et violette (courte ou S) (longueurs d'onde maximales proches de 570 nm , 540 nm et 440 nm, respectivement). La différence dans les signaux reçus des trois types permet au cerveau de différencier une large gamme de couleurs différentes, tout en étant plus sensible (globalement) à la lumière vert jaunâtre et aux différences entre les teintes dans la région du vert à l'orange.

À titre d'exemple, supposons que la lumière dans la gamme orange des longueurs d'onde (environ 577 nm à 597 nm) pénètre dans l'œil et frappe la rétine. La lumière de ces longueurs d'onde activerait à la fois les cônes de longueur d'onde moyenne et longue de la rétine, mais pas de manière égale - les cellules de grande longueur d'onde répondront davantage. La différence de réponse peut être détectée par le cerveau, et cette différence est à la base de notre perception de l'orange. Ainsi, l'aspect orange d'un objet résulte de la lumière de l'objet entrant dans notre œil et stimulant les différents cônes simultanément mais à des degrés différents.

L'utilisation des trois couleurs primaires n'est pas suffisante pour reproduire toutes les couleurs ; seules les couleurs à l'intérieur du triangle de couleurs défini par les chromaticités des couleurs primaires peuvent être reproduites par mélange additif de quantités non négatives de ces couleurs de lumière.

Histoire de la théorie et de l'utilisation du modèle de couleur RVB

Le modèle de couleur RVB est basé sur la théorie Young-Helmholtz de la vision trichromatique des couleurs , développée par Thomas Young et Hermann von Helmholtz au début du milieu du XIXe siècle, et sur le triangle des couleurs de James Clerk Maxwell qui a élaboré cette théorie (vers 1860 ).

Les premières photographies en couleur
Un arc fait de ruban de tartan.  Le centre de l'arc est rond, composé de boucles de ruban empilées, avec deux morceaux de ruban attachés en dessous, l'un s'étendant en biais vers le coin supérieur gauche de la photographie et l'autre s'étendant vers le coin supérieur droit.  Les couleurs du tartan sont fanées, dans des tons principalement de bleu, rose, marron et blanc;  l'arc est placé sur un fond d'olive tachetée.
La première photographie couleur permanente, prise par JC Maxwell en 1861 à l'aide de trois filtres, spécifiquement rouge, vert et bleu-violet.
Une grande photographie couleur jouxtant (à sa droite) une colonne de trois versions noir et blanc empilées de la même image.  Chacune des trois petites photos en noir et blanc est légèrement différente, en raison de l'effet du filtre de couleur utilisé.  Chacune des quatre photographies ne diffère que par la couleur et représente un homme enturbanné et barbu, assis dans le coin d'une pièce vide, avec une porte ouverte à sa droite et une porte fermée à sa gauche.  L'homme porte une longue robe bleue ornée d'un ruban à carreaux rouge et noir.  Le tissu bleu est orné de représentations de tiges de fleurs blanches, violettes et bleues.  Il porte une ceinture en or ornée et dans sa main gauche, il tient une épée et un fourreau en or.  Sous sa bandoulière droite se trouve une aiguillette blanche ;  attachés à sa robe sur le haut de sa poitrine se trouvent quatre insignes à plusieurs pointes de différentes formes, peut-être des décorations militaires ou royales.
Une photographie de Mohammed Alim Khan (1880-1944), émir de Boukhara , prise en 1911 par Sergey Prokudin-Gorsky en utilisant trois expositions avec des filtres bleu, vert et rouge.

La photographie

Les premières expériences avec RVB dans les premières photographies couleur ont été faites en 1861 par Maxwell lui-même, et impliquaient le processus de combinaison de trois prises séparées filtrées par couleur. Pour reproduire la photographie en couleurs, trois projections assorties sur un écran dans une pièce sombre ont été nécessaires.

Le modèle RVB additif et des variantes telles que l'orange-vert-violet ont également été utilisés dans les plaques de couleur Autochrome Lumière et d'autres technologies de plaques d'écran telles que l' écran couleur Joly et le processus Paget au début du XXe siècle. La photographie couleur en prenant trois plaques séparées a été utilisé par d' autres pionniers, comme le russe Sergey Prokudin-Gorsky dans la période 1909 à 1915. Ces méthodes ont duré jusqu'à environ 1960 en utilisant le coûteux et extrêmement complexe tri-couleurs carbro Autotype processus.

Lorsqu'elle est employée, la reproduction des tirages à partir des clichés en trois plaques se fait par teintures ou pigments selon le modèle CMJ complémentaire , en utilisant simplement les plaques négatives des prises filtrées : le rouge inversé donne la plaque cyan, et ainsi de suite.

Télévision

Avant le développement de la télévision électronique pratique, il y avait des brevets sur les systèmes de couleurs à balayage mécanique dès 1889 en Russie . Le pionnier de la télévision couleur , John Logie Baird, a présenté la première transmission couleur RVB au monde en 1928, ainsi que la première diffusion couleur au monde en 1938, à Londres . Dans ses expériences, la numérisation et l'affichage étaient effectués mécaniquement en faisant tourner des roues colorisées.

Le Columbia Broadcasting System (CBS) a commencé un système expérimental de couleurs séquentielles de champ RVB en 1940. Les images étaient numérisées électriquement, mais le système utilisait toujours une pièce mobile : la roue chromatique RVB transparente tournant à plus de 1 200 tr/min en synchronisme avec le balayage vertical. La caméra et le tube cathodique (CRT) étaient tous deux monochromatiques . La couleur était fournie par les roues chromatiques de la caméra et du récepteur. Plus récemment, des roues chromatiques ont été utilisées dans des récepteurs de télévision à projection séquentielle de champ basés sur l'imageur DLP monochrome de Texas Instruments.

La technologie moderne de masque d'ombre RVB pour les écrans CRT couleur a été brevetée par Werner Flechsig en Allemagne en 1938.

Ordinateur personnel

Les premiers ordinateurs personnels de la fin des années 1970 et du début des années 1980, tels que ceux d' Apple et le Commodore VIC-20 de Commodore , utilisaient la vidéo composite alors que le Commodore 64 et la famille Atari utilisaient des dérivés S-Vidéo . IBM a introduit un schéma de 16 couleurs (quatre bits - un bit chacun pour le rouge, le vert, le bleu et l'intensité) avec l' adaptateur graphique couleur (CGA) pour son premier PC IBM (1981), amélioré plus tard avec l' adaptateur graphique amélioré (EGA ) en 1984. Le premier fabricant d'une carte graphique truecolor pour PC (la TARGA) était Truevision en 1987, mais ce n'est qu'avec l'arrivée du Video Graphics Array (VGA) en 1987 que le RVB est devenu populaire, principalement en raison de l' analogique signaux dans la connexion entre l'adaptateur et le moniteur qui a permis une très large gamme de couleurs RVB. En fait, il a fallu attendre encore quelques années parce que les cartes VGA d'origine étaient pilotées par palette tout comme EGA, bien qu'avec plus de liberté que VGA, mais parce que les connecteurs VGA étaient analogiques, des variantes ultérieures de VGA (fabriquées par divers fabricants sous le nom informel nom Super VGA) a finalement ajouté des couleurs vraies. En 1992, les magazines ont largement fait de la publicité pour le matériel Super VGA en couleurs vraies.

Périphériques RVB

RVB et affichages

Rendu en coupe d'un tube cathodique couleur : 1.  Canons à électrons 2.  Faisceaux d'électrons 3.  Bobines de focalisation 4.  Bobines de déviation 5.  Connexion anodique 6.  Masque de séparation des faisceaux pour la partie rouge, verte et bleue de l'image affichée 7.  Couche de phosphore avec du rouge , zones vertes et bleues 8.  Gros plan sur la face intérieure enduite de phosphore de l'écran
Roue chromatique avec pixels RVB des couleurs
Points de phosphore RVB dans un moniteur CRT
Sous-pixels RVB dans un téléviseur LCD (à droite : une couleur orange et une couleur bleue ; à gauche : un gros plan)

Une application courante du modèle de couleur RVB est l'affichage des couleurs sur un tube à rayons cathodiques (CRT), un écran à cristaux liquides (LCD), un écran plasma ou un écran à diodes électroluminescentes organiques (OLED) tel qu'un téléviseur, un écran d'ordinateur. , ou un écran à grande échelle. Chaque pixel de l'écran est construit en pilotant trois petites sources lumineuses RVB très proches mais toujours séparées. À distance de vision commune, les sources séparées sont indiscernables, ce qui incite l'œil à voir une couleur unie donnée. Tous les pixels disposés ensemble dans la surface rectangulaire de l'écran conforment l'image couleur.

Pendant le traitement d'image numérique, chaque pixel peut être représenté dans la mémoire de l' ordinateur ou le matériel d'interface (par exemple, une carte graphique ) sous forme de valeurs binaires pour les composants de couleur rouge, vert et bleu. Lorsqu'elles sont correctement gérées, ces valeurs sont converties en intensités ou en tensions via une correction gamma pour corriger la non-linéarité inhérente à certains appareils, de sorte que les intensités souhaitées soient reproduites sur l'écran.

Le Quattron publié par Sharp utilise la couleur RVB et ajoute du jaune comme sous-pixel, permettant soi-disant une augmentation du nombre de couleurs disponibles.

Électronique vidéo

RVB est également le terme faisant référence à un type de vidéo composante signal utilisé dans la vidéo industrie de l' électronique. Il se compose de trois signaux (rouge, vert et bleu) acheminés sur trois câbles/broches distincts. Les formats de signal RVB sont souvent basés sur des versions modifiées des normes RS-170 et RS-343 pour la vidéo monochrome. Ce type de signal vidéo est largement utilisé en Europe car il s'agit du signal de la meilleure qualité pouvant être transporté sur le connecteur SCART standard. Ce signal est connu sous le nom de RGBS (il existe également des câbles à terminaison 4 BNC / RCA ), mais il est directement compatible avec le RGBHV utilisé pour les écrans d'ordinateur (généralement transporté sur des câbles à 15 broches terminés par des connecteurs D-sub à 15 broches ou 5 connecteurs BNC) , qui transporte des signaux de synchronisation horizontale et verticale séparés.

En dehors de l'Europe, le RVB n'est pas très populaire en tant que format de signal vidéo ; S-Video occupe cette place dans la plupart des régions non européennes. Cependant, presque tous les écrans d'ordinateur dans le monde utilisent RVB.

Tampon d'images vidéo

Un framebuffer est un dispositif numérique pour ordinateurs qui stocke des données dans la mémoire dite vidéo (comprenant un ensemble de RAM vidéo ou de puces similaires ). Ces données sont transmises soit à trois convertisseurs numérique-analogique (DAC) (pour les moniteurs analogiques), un par couleur primaire, soit directement aux moniteurs numériques. Piloté par un logiciel , le CPU (ou d'autres puces spécialisées) écrit les octets appropriés dans la mémoire vidéo pour définir l'image. Les systèmes modernes codent les valeurs de couleur des pixels en consacrant huit bits à chacun des composants R, V et B. Les informations RVB peuvent être soit portées directement par les bits de pixel eux-mêmes, soit fournies par une table de consultation des couleurs (CLUT) distincte si des modes graphiques en couleurs indexés sont utilisés.

Un CLUT est une RAM spécialisée qui stocke les valeurs R, G et B qui définissent des couleurs spécifiques. Chaque couleur a sa propre adresse (index)—considérez-la comme un numéro de référence descriptif qui fournit cette couleur spécifique lorsque l'image en a besoin. Le contenu du CLUT ressemble beaucoup à une palette de couleurs. Les données d'image qui utilisent des couleurs indexées spécifient des adresses au sein de la CLUT pour fournir les valeurs R, V et B requises pour chaque pixel spécifique, un pixel à la fois. Bien entendu, avant l'affichage, le CLUT doit être chargé avec les valeurs R, V et B qui définissent la palette de couleurs requise pour chaque image à rendre. Certaines applications vidéo stockent ces palettes dans des fichiers PAL (le jeu Age of Empires , par exemple, en utilise plus d'une demi-douzaine) et peuvent combiner des CLUT à l'écran.

RVB24 et RVB32

Ce schéma indirect restreint le nombre de couleurs disponibles dans une image CLUT—généralement 256 cubes (8 bits dans trois canaux de couleur avec des valeurs de 0 à 255)—bien que chaque couleur de la table RGB24 CLUT n'ait que 8 bits représentant 256 codes pour chaque des primaires R, G et B, ce qui fait 16 777 216 couleurs possibles. Cependant, l'avantage est qu'un fichier image en couleurs indexées peut être considérablement plus petit qu'il ne le serait avec seulement 8 bits par pixel pour chaque primaire.

Le stockage moderne, cependant, est beaucoup moins coûteux, ce qui réduit considérablement la nécessité de minimiser la taille du fichier image. En utilisant une combinaison appropriée d'intensités rouge, verte et bleue, de nombreuses couleurs peuvent être affichées. Les adaptateurs d'affichage typiques actuels utilisent jusqu'à 24 bits d'informations pour chaque pixel : 8 bits par composant multiplié par trois composants (voir la section Représentations numériques ci-dessous ( 24 bits = 256 3 , chaque valeur principale de 8 bits avec des valeurs de 0 à 255 ). Avec ce système, 16 777 216 (256 3 ou 2 24 ) combinaisons discrètes de valeurs R, V et B sont autorisées, fournissant des millions de nuances différentes (mais pas nécessairement distinctes) de teinte, de saturation et de luminosité . Un ombrage accru a été mis en œuvre dans de diverses manières, certains formats tels que les fichiers .png et .tga entre autres utilisant un quatrième canal de couleur en niveaux de gris comme couche de masquage, souvent appelé RGB32 .

Pour les images avec une gamme modeste de luminosités, de la plus sombre à la plus claire, huit bits par couleur primaire fournissent des images de bonne qualité, mais les images extrêmes nécessitent plus de bits par couleur primaire ainsi que la technologie d'affichage avancée. Pour plus d'informations, voir Imagerie à plage dynamique élevée (HDR).

Non-linéarité

Dans les dispositifs CRT classiques, la luminosité d'un point donné sur l' écran fluorescent due à l'impact d' électrons accélérés n'est pas proportionnelle aux tensions appliquées aux grilles de commande des canons à électrons , mais à une fonction expansive de cette tension. Le montant de cet écart est connu comme sa valeur gamma ( ), l'argument pour une fonction de loi de puissance , qui décrit étroitement ce comportement. Une réponse linéaire est donnée par une valeur gamma de 1,0, mais les non-linéarités CRT réelles ont une valeur gamma d'environ 2,0 à 2,5.

De même, l'intensité de la sortie sur les téléviseurs et les écrans d'ordinateur n'est pas directement proportionnelle aux signaux électriques appliqués R, V et B (ou aux valeurs de données de fichier qui les conduisent via des convertisseurs numérique-analogique). Sur un écran CRT standard de 2,2 gamma standard, une valeur RVB d'intensité d'entrée de (0,5, 0,5, 0,5) ne produit qu'environ 22 % de la luminosité totale (1,0, 1,0, 1,0), au lieu de 50 %. Pour obtenir la réponse correcte, une correction gamma est utilisée dans le codage des données d'image, et éventuellement d'autres corrections dans le cadre du processus d' étalonnage des couleurs de l'appareil. Le gamma affecte la télévision en noir et blanc ainsi que la couleur. Dans la télévision couleur standard, les signaux de diffusion sont corrigés gamma.

RVB et caméras

L' arrangement de filtre Bayer des filtres de couleur sur la matrice de pixels d'un capteur d'image numérique

Dans les téléviseurs couleur et les caméras vidéo fabriqués avant les années 1990, la lumière entrante était séparée par des prismes et des filtres dans les trois couleurs primaires RVB alimentant chaque couleur dans un tube de caméra vidéo séparé (ou tube de captage ). Ces tubes sont un type de tube cathodique, à ne pas confondre avec celui des écrans CRT.

Avec l'arrivée de la technologie des dispositifs à couplage de charge (CCD) commercialement viables dans les années 1980, les tubes de détection ont d'abord été remplacés par ce type de capteur. Plus tard, une électronique d'intégration à plus grande échelle a été appliquée (principalement par Sony ), simplifiant et même supprimant l'optique intermédiaire, réduisant ainsi la taille des caméras vidéo domestiques et conduisant finalement au développement de caméscopes complets . Les webcams actuelles et les téléphones portables avec caméras sont les formes commerciales les plus miniaturisées de cette technologie.

Les appareils photo numériques utilisant un capteur d' image CMOS ou CCD fonctionnent souvent avec une certaine variation du modèle RVB. Dans un arrangement de filtre Bayer , le vert reçoit deux fois plus de détecteurs que le rouge et le bleu (rapport 1:2:1) afin d'obtenir une résolution de luminance plus élevée que la résolution de chrominance . Le capteur a une grille de détecteurs rouges, verts et bleus disposés de sorte que la première rangée soit RGRGRGRG, la suivante GBGBGBGB, et cette séquence est répétée dans les rangées suivantes. Pour chaque canal, les pixels manquants sont obtenus par interpolation dans le processus de dématriçage pour construire l'image complète. En outre, d'autres processus étaient appliqués afin de mapper les mesures RVB de la caméra dans un espace colorimétrique RVB standard en tant que sRVB.

RVB et scanners

En informatique, un scanner d'images est un appareil qui numérise optiquement des images (texte imprimé, écriture manuscrite ou objet) et les convertit en une image numérique qui est transférée sur un ordinateur. Parmi d'autres formats, il existe des scanners plats, à tambour et de film, et la plupart d'entre eux prennent en charge la couleur RVB. Ils peuvent être considérés comme les successeurs des premiers dispositifs d'entrée de téléphotographie , qui étaient capables d'envoyer des lignes de balayage consécutives sous forme de signaux de modulation d'amplitude analogiques via des lignes téléphoniques standard aux récepteurs appropriés ; de tels systèmes étaient utilisés sous presse depuis les années 1920 jusqu'au milieu des années 1990. Les téléphotographies couleur ont été envoyées sous forme de trois images filtrées RVB séparées consécutivement.

Les scanners actuellement disponibles utilisent généralement un CCD ou un capteur d'image par contact (CIS) comme capteur d'image, tandis que les scanners à tambour plus anciens utilisent un tube photomultiplicateur comme capteur d'image. Les premiers scanners de films couleur utilisaient une lampe halogène et une roue à filtre à trois couleurs, de sorte que trois expositions étaient nécessaires pour numériser une image en une seule couleur. En raison de problèmes de chauffage, le pire d'entre eux étant la destruction potentielle du film numérisé, cette technologie a ensuite été remplacée par des sources lumineuses non chauffantes telles que les LED de couleur .

Représentations numériques

Un sélecteur de couleur RVB typique dans un logiciel graphique. Chaque curseur va de 0 à 255.
Représentations hexadécimales RVB 8 bits des 125 couleurs principales

Une couleur dans le modèle de couleur RVB est décrite en indiquant la quantité de rouge, de vert et de bleu incluse. La couleur est exprimée sous la forme d'un triplet RVB ( r , g , b ), dont chaque composante peut varier de zéro à une valeur maximale définie. Si toutes les composantes sont à zéro le résultat est noir ; si tous sont au maximum, le résultat est le blanc représentable le plus brillant.

Ces plages peuvent être quantifiées de plusieurs manières différentes :

  • De 0 à 1, avec n'importe quelle valeur fractionnaire entre les deux. Cette représentation est utilisée dans les analyses théoriques et dans les systèmes qui utilisent des représentations à virgule flottante .
  • Chaque valeur de composante de couleur peut également être écrite sous forme de pourcentage , de 0 % à 100 %.
  • Dans les ordinateurs, les valeurs des composants sont souvent stockées sous forme de nombres entiers non signés compris entre 0 et 255, la plage qu'un seul octet de 8 bits peut offrir. Ceux-ci sont souvent représentés sous forme de nombres décimaux ou hexadécimaux .
  • Les équipements d'imagerie numérique haut de gamme sont souvent capables de traiter des plages d'entiers plus grandes pour chaque couleur primaire, telles que 0..1023 (10 bits), 0..65535 (16 bits) ou même plus grandes, en étendant les 24 bits ( trois valeurs de 8 bits) à des unités de 32 bits , 48 bits ou 64 bits (plus ou moins indépendantes de la taille de mot de l'ordinateur particulier ).

Par exemple, le rouge saturé le plus brillant est écrit dans les différentes notations RVB comme suit :

Notation Triplet RVB
Arithmétique (1,0, 0,0, 0,0)
Pourcentage (100%, 0%, 0%)
Numérique 8 bits par canal (255, 0, 0) ou parfois
#FF0000 (hexadécimal)
Numérique 12 bits par canal (4095, 0, 0)
Numérique 16 bits par canal (65535, 0, 0)
Numérique 24 bits par canal (16777215, 0, 0)
Numérique 32 bits par canal (4294967295, 0, 0)

Dans de nombreux environnements, les valeurs des composants dans les plages ne sont pas gérées de manière linéaire (c'est-à-dire que les nombres sont liés de manière non linéaire aux intensités qu'ils représentent), comme dans les appareils photo numériques et la diffusion et la réception télévisées en raison de la correction gamma, par exemple. Les transformations linéaires et non linéaires sont souvent traitées via un traitement d'image numérique. Les représentations avec seulement 8 bits par composante sont considérées comme suffisantes si le codage gamma est utilisé.

Voici la relation mathématique entre l'espace RVB et l'espace HSI (teinte, saturation et intensité : espace colorimétrique HSI ) :

Si , alors .

La profondeur de la couleur

Le modèle de couleur RVB est l'un des moyens les plus courants de coder la couleur en informatique, et plusieurs représentations numériques différentes sont utilisées. La principale caractéristique de tous est la quantification des valeurs possibles par composant (techniquement un échantillon ) en utilisant uniquement des nombres entiers dans une certaine plage, généralement de 0 à une puissance de deux moins un (2 n  − 1) pour les insérer dans quelques regroupements de bits. On trouve couramment des codages de 1, 2, 4, 5, 8 et 16 bits par couleur ; le nombre total de bits utilisés pour une couleur RVB est généralement appelé profondeur de couleur .

Représentation géométrique

Le modèle de couleur RVB mappé sur un cube. L'axe horizontal des x en rouge augmente vers la gauche, l'axe des y en bleu augmente en bas à droite et l'axe vertical des z en vert augmente vers le haut. L'origine, le noir est le sommet caché de la vue.
Voir aussi l' espace colorimétrique RVB

Étant donné que les couleurs sont généralement définies par trois composants, non seulement dans le modèle RVB, mais également dans d'autres modèles de couleurs tels que CIELAB et Y'UV , entre autres, un volume tridimensionnel est décrit en traitant les valeurs des composants comme des coordonnées cartésiennes ordinaires dans un espace euclidien . Pour le modèle RVB, cela est représenté par un cube utilisant des valeurs non négatives dans une plage de 0 à 1, attribuant du noir à l'origine au sommet (0, 0, 0) et avec des valeurs d'intensité croissantes le long des trois axes vers le haut au blanc au sommet (1, 1, 1), diagonalement opposé au noir.

Un triplet RVB ( r , g , b ) représente la coordonnée tridimensionnelle du point de la couleur donnée à l'intérieur du cube ou de ses faces ou le long de ses arêtes. Cette approche permet de calculer la similarité des couleurs de deux couleurs RVB données en calculant simplement la distance entre elles : plus la distance est courte, plus la similarité est élevée. Des calculs hors gamut peuvent également être effectués de cette manière.

Couleurs dans la conception de pages Web

Le modèle de couleur RVB pour HTML a été officiellement adopté comme norme Internet dans HTML 3.2, bien qu'il ait été utilisé pendant un certain temps auparavant. Initialement, la profondeur de couleur limitée de la plupart du matériel vidéo a conduit à une palette de couleurs limitée de 216 couleurs RVB, définie par le Netscape Color Cube. Avec la prédominance des écrans 24 bits, l'utilisation de la totalité des 16,7 millions de couleurs du code couleur HTML RVB ne pose plus de problèmes à la plupart des téléspectateurs.

La palette de couleurs sécurisée pour le Web se compose des 216 (6 3 ) combinaisons de rouge, vert et bleu où chaque couleur peut prendre l'une des six valeurs (en hexadécimal ) : #00, #33, #66, #99, #CC ou #FF (basé sur la plage de 0 à 255 pour chaque valeur discutée ci-dessus). Ces valeurs hexadécimales = 0, 51, 102, 153, 204, 255 en décimal, ce qui = 0 %, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 100 % en termes d'intensité. Cela semble bien pour découper 216 couleurs dans un cube de dimension 6. Cependant, faute de correction gamma, l'intensité perçue sur un CRT/LCD gamma 2,5 standard n'est que de : 0%, 2%, 10%, 28%, 57%, 100%. Consultez la palette de couleurs Web sécurisée pour une confirmation visuelle que la majorité des couleurs produites sont très sombres.

La syntaxe en CSS est :

rgb(#,#,#)

où # est égal à la proportion de rouge, vert et bleu respectivement. Cette syntaxe peut être utilisée après des sélecteurs tels que "background-color:" ou (pour le texte) "color:".

La gestion des couleurs

Une reproduction correcte des couleurs, en particulier dans les environnements professionnels, nécessite une gestion des couleurs de tous les appareils impliqués dans le processus de production, dont beaucoup utilisent RVB. La gestion des couleurs se traduit par plusieurs conversions transparentes entre les espaces colorimétriques indépendants et dépendants du périphérique (RVB et autres, comme CMJN pour l'impression couleur) au cours d'un cycle de production typique, afin de garantir la cohérence des couleurs tout au long du processus. Parallèlement au traitement créatif, de telles interventions sur les images numériques peuvent endommager la précision des couleurs et les détails de l'image, en particulier lorsque la gamme est réduite. Les appareils numériques professionnels et les outils logiciels permettent de manipuler des images de 48 bpp (bits par pixel) (16 bits par canal), afin de minimiser de tels dommages.

Des applications ICC compatibles, tels que Adobe Photoshop , utilisez l' espace colorimétrique Lab ou l' espace colorimétrique CIE 1931 comme un espace de connexion de profil lors de la traduction entre les espaces de couleurs.

Modèle RVB et relation entre les formats luminance et chrominance

Tous les formats de luminance- chrominance utilisés dans les différentes normes TV et vidéo telles que YIQ pour NTSC , YUV pour PAL , YD B D R pour SECAM et YP B P R pour la vidéo composante utilisent des signaux de différence de couleur, par lesquels les images couleur RVB peuvent être codés pour la diffusion/l'enregistrement et plus tard décodés en RVB à nouveau pour les afficher. Ces formats intermédiaires étaient nécessaires pour la compatibilité avec les formats TV noir et blanc préexistants. De plus, ces signaux de différence de couleur nécessitent une bande passante de données inférieure à celle des signaux RVB complets.

De même, les schémas actuels de compression de données d' image couleur numérique à haute efficacité tels que JPEG et MPEG stockent les couleurs RVB en interne au format YC B C R , un format numérique de luminance-chrominance basé sur YP B P R . L'utilisation de YC B C R permet également aux ordinateurs d'effectuer un sous-échantillonnage avec perte avec les canaux de chrominance (généralement à des ratios 4:2:2 ou 4:1:1), ce qui réduit la taille du fichier résultant.

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Les références

Liens externes