LUMIÈRE INCIDENTERÉFLECTIONSPÉCULAIRE

DIFFUSERÉFLECTION

Transmission de la lumièreTransmission de la lumièreNon-Métal opaqueNon-Métal opaque

LLUMIÈRE INCIDENTEUMIÈRE INCIDENTE

RÉFLECTIONSPÉCULAIRE

DIFFUSERÉFLECTION

DIFFUSETRANSMISSION

Transmission de la lumièreTransmission de la lumièreMatériel translucideMatériel translucide

LUMIÈRE INCIDENTE

RÉFLECTIONSPÉCULAIRE

DIFFUSETRANSMISSION

TRANSMISSIONRÉGULIÈRE

Transmission de la lumièreTransmission de la lumièreMatériel transparentMatériel transparent

Isaac Newton a découvert qu’il y a de la couleur dans le blanc

Transmission de la lumièreTransmission de la lumièreComposition de la lumièreComposition de la lumière

300 nm 450 550 650 1000 nm

Spectre visibleSpectre visible InfrarougeInfrarougeULTRAVIOLEULTRAVIOLETT

Distribution d’énergie spectrale

UVUVX-

RAYSRayonsGamma

RayonsCosmiques Infrarouge MICRO-

WAVESTVTV RADIORADIOÉnergie

ÉlectriqueÉnergie

Électrique.00001nm .001nm 1nm 10nm .01cm .1 m 10 m 100m 106m

Lumière du jourÉnergie relative

Transmission de la lumièreTransmission de la lumièreComposition de la lumièreComposition de la lumière

Longueur d’ondes [nm]

0

25

50

75

100

400 500 600 700

Wavelength - [Nanometers]

% R

elat

ive

Ref

lect

ance

SpectrophotométrieSpectrophotométrieCourbe spectrophotométrique - OrangeCourbe spectrophotométrique - Orange

SpectrophotométrieSpectrophotométrieCourbe spectrophotométrique - VertCourbe spectrophotométrique - Vert

SpectrophotométrieSpectrophotométrieCourbe spectrophotométrique - BleuCourbe spectrophotométrique - Bleu

Couleur est une sensation…

Et chaque personne les perçoivent différemment.

Couleur est une sensation…

Et chaque personne les perçoivent différemment.

PsychométriePsychométrie

PsychométriePsychométriePsychométrie : prise en compte du sensible, de l’émotion. Dépend de la culture.

Rouge :•Amour, force, enthousiasme ...•Danger, violence

Jaune : luminosité, tonique associé au soleil et or

Orange : chaleur, lumière ...

Vert : apaisement, détente, repos, printemps ...

Bleu :•Calme et fraîcheur : ciel, mer, espace ...•Dépression : le "blues"

Violet : rêverie, utopie, mysticisme. . .

Mélange temporelMélange temporel

http://home.sharpdots.com/resources/color.cfm?HDID=GP

L’œilL’œilIllusions d’optiqueIllusions d’optique

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesTSL : teinte – saturation - luminositéTSL : teinte – saturation - luminosité

Teinte (hue)Saturation (saturation)Luminosité (value)

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesMunsell (HVC)Munsell (HVC)

Teinte (hue)Saturation (chroma)Luminosité (value)

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesMunsell (HVC)Munsell (HVC)

8

7

6

5

4

3

2 2 4 8 12 16

Valeur

Chroma

7.5 YR 7/16

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesMunsell (HVC)Munsell (HVC)

7.5 YR 7/16

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesNCSNCS

• Environnement neutre • Oeil reposé.• Luminances dans le domaine de fonctionnement optimal des cônes. • champ angulaire de 2° (fovea). • Mode fenêtre.

On parle alors de Stimulus

[S]

Le()

Courbe spectrale Stimulus de couleur

Sous des conditions bien spécifiées, la perception des couleurs est reproductible

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesStimulus de couleursStimulus de couleurs

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesSynthèse additiveSynthèse additive

• Différentes courbes spectrales peuvent produire le même stimulus (classe d’équivalence). On sait définir une égalité des stimuli [S] = [S’]

• La superposition des lumières (synthèse additive) passe au quotient

Le() = L(1)e() + L

(2)e() [S] = [S1] + [S2]

• La multiplication scalaire passe au quotient

Le() = k L(1)e() [S] = k [S1]

Ça semble parfaitement évident, mais en fait ça ne l’est pas :

- c’est faux pour la « synthèse soustractive » (filtres)

- c’est faux si on sort du domaine de fonctionnement de l’œil (éblouissement)

• Trois couleurs de base (primaires) [R], [G], [B] permettent de reproduire l’ensemble des couleurs observables.

• Choix usuel des primaires (CIE 1930) [R] , [G] , [B] :- [R] monochromatique = 700 nm- [G] monochromatique = 546.1 nm- [B] monochromatique = 435.8 nm

- Intensités telles que [E] = [R] + [G] + [B]

Où [E] est le stimulus associé au blanc de spectre énergétique constant

• Par égalisation on définit le triplet (RGB) : [S] = R [R] + G [G] +B [B]

• Possibilité de composantes négatives !

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesTriplet RGBTriplet RGB

Remarque :

Les luminances visuelles de primaires RGB sont très différentes.

Lv(G) = 4,5907 Lv

(R) Lv(B) = 0,0601 Lv

(R)

Ainsi la luminance visuelle totale d’ un stimulus [S] est donnée par :

Lv(S) = Lv

(R) ( 1. R + 4.5907 G + 0.0601 B )

Le triplet RGB ainsi construit constitue la « mesure » du stimulus [S]

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesTriplet RGBTriplet RGB

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesTriplet RGBTriplet RGB

• Esp. Vectoriel 3 dimensionnel, base ([R],[G],[B])

0

[B]

[G]

[R]

[S]

G

R

B

Espace des couleurs (R,G,B)

• Pas de métrique, pas de produit scalaire !!

• La luminance est une forme linéaire

• La synthèse additive est la somme vectorielle

• Les stimuli « physiques » forment un sous-ensemble convexe dont le bord correspond aux stimuli monochromatiques (spectrum locus) : tout stimulus est en effet synthèse additive de lumières monochromatiques.

0

[B]

[G]

[R]

[S]

Diagramme de chromaticité

e

[E]s

BGR

Bb

BGR

Gg

BGR

Rr

,,

[R][B]

[G]

r

b

g

s

Diagramme de Chromaticité

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagrammes de chromaticité (Maxwell 1855)Diagrammes de chromaticité (Maxwell 1855)

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagrammes de chromaticité (Maxwell 1855)Diagrammes de chromaticité (Maxwell 1855)

• Fonctions colorimétriques : coordonnées des stimuli monochromatiques

dLe = Le() dLe()

]B[)(]G[)(]R[)( ][d BGRdLe

… après un long travail sur une vingtaine de sujets, Guild obtient les « Matching functions » de l’observateur standard

…ce qui permet de tracer le diagramme RGB de l’ensemble des couleurs :

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagramme RGBDiagramme RGB

X = 2,7689 R + 1,7518 G + 1,1301 B

Y = 1,0000 R + 4,5907 G + 0,0601 B

Z = 0,0000 R + 0,0565 G + 5,5943 B

Un changement de base ([R],[G],[B]) ([X],[Y],[Z]) permet de situer l’ensemble des stimuli physiques dans le « premier quadrant » :

La transformation est de plus choisie pour que :-   l’espace soit le plus homogène possible , - Y représente directement la luminance visuelle ,- Une grande partie du SL corresponde à Z=0 .

Toutes les structures vues en RGB se retrouvent dans le système XYZ …

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagramme CIE XYZ (1931)Diagramme CIE XYZ (1931)

• Les fonctions colorimétriques , coordonnées du Spectrum Locus

• les coordonnées chromatiques

… en particulier :ZYX

Zz

ZYX

Yy

ZYX

Xx

,,

)(,)(,)( ZYX

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagramme CIE XYZ (1931)Diagramme CIE XYZ (1931)

Fonctions colorimétriques de l'observateur moyen CIE 1931

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

380 480 580 680 780

Longueur d'onde [nm]

Fo

nct

ion

s co

lori

mét

riq

ues

X

Y

Z

Valeurs ‘Tristimulus’ pour Orange

X = 41.73Y = 33.77Z = 2.34

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagramme CIE XYZ (1931)Diagramme CIE XYZ (1931)

L’espace ainsi obtenu n’est toujours pas pourvu d’une métrique homogène, comme le montre le diagramme des seuils de perception.

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagramme CIE XYZ (1931)Diagramme CIE XYZ (1931)

x

y

Après plusieurs tentatives une transformation non linéaire est couramment adoptée :

161163/1

*

IY

YL

3/13/1

* 500II Y

Y

X

Xa

3/13/1

* 200II Z

Z

Y

Yb

Qui redonne une forme de « solide des couleurs » à peu près satisfaisante

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagramme CIELAB (1976)Diagramme CIELAB (1976)

Ce système est conçu pour caractériser la couleur des objets observés en réflexion (mode objet) sous un illuminant standard. Par construction on aLI* = 100 aI* = 0 bI* = 0 pour tenir compte des effets d’adaptation.

On définit la chroma :

C* = (a* 2 + b* 2) 1/2

et l’angle de teinte :

h = arctan(b* / a*)

• la métrique correspond mieux aux distances colorimétriques perçues par l’œil (Munsell).

• est couramment adopté par les professionnels de la couleur.

Les espaces colorimétriquesLes espaces colorimétriquesDiagramme CIELAB (1976)Diagramme CIELAB (1976)

Sources lumineuses ‘Illuminants’ CIE

400 500 600 700

Wavelength [nm]

E D65

400 500 600 700

Wavelength [nm]

E A

400 500 600 700

Wavelength [nm]

F2E

‘Illuminants’ communsA

Incandescence

C

Lumière du jour (première version)

D65

Moyenne de lumière du jour

F2

Fluorescent blanc

D50, D55, D75

Autres illuminants de la lumière du jour

TL84, Ultralume 30U

Illuminants commercials Éclairage Philips

L = 0

L = 100L* a* b*

Système de coordonnées de couleurs

+a

-a

+b

-bBLEU

ROUGE

VERT

JAUNE

+60

-20

+20-40-60

-60-40

-20

0

+20

+60

+40

BLEU

ROUGE

VERT

JAUNE

BLANC

NOIR

CLARTÉCLARTÉ

L = 58.12a = + 30.41b = + 36.26

100

+40

Hunter L, a, b (1958)CIE 1976 L*a*b*

Comparaison entre Hunter L,a,b et CIE L*a*b

L* = 64.79a* = +32.21b* = +83.43

L = 58.12a = +30.41b = +36.26

Différence totale de la couleur dans les coordonnées rectangulaires L* a* b*

Échantillon Standard

Différence decouleur

L* = 75.7a* = +4.1b* = +87.6

L* = 71.6a* = +6.9b* = +78.7

1.4*L 8.2*a 9.8*b

Différence totale des couleurs dans les coordonnées rectangulaires

ÉchantillonDe couleur

Couleurstandard

Échantillon De couleur

Couleur standard

*L*a

*b

222ab *)b(*)a(*)L(*E

Problèmes potentiels avec E*

222

ab*)b(*)a(*)L(*E

222 )57.0()57.0()57.0(1.0

222 )00.0()00.1()00.0(1.0

Interprétation des différences de couleur

Limite Limite instrumentaleinstrumentale

1100

1.01.0

2.02.0

5.05.0

0.50.5

0.20.2

0.00.011

Gam

me

Gam

me

typ

ique

de

typ

ique

de

tolé

ran

ce

tolé

ran

ce

ind

ustr

ind

ustr

iell

eie

lle

Limite visuelle Limite visuelle approximativeapproximative

CIE

LA

B

CIE

LA

B

Un

itès

Un

itès

+a* 0º-a* 180º

-b* 270º

+b* 90ºTeintes de l’angle CIE

(hab)

h = arctan ab

b*a*

Amélioration de la toléranceavec les coordonnées

L* C* H*

L*L*

C*C*

H*H*

Produits standards

Comparaison acceptable

Phénomène par lequel une paire de produits spectralement différents s'assortissent

au-dessous d’un ensemble de conditions visuelles, mais pas sous d’autres.

Contraste simultané 1

Contraste simultané 2

Contraste simultané 3

Contraste de clarté simultané

10

20

30

40

50

60

70

80

400 500 600 700

Wavelength - [nm]

Métamérisme

Qu’est-ce que le métamérisme

• L'échantillon peut sembler différent de la norme sous une source lumineuse différente.

Même couleur

Couleur différente

Plaquestandard

Échantillon

Plaque standard

Échantillon

FluorescenceIllumination du jour

Illumination Ultra Violet

Fluorescence

Instruments pour mesurer les effets de la température et les effets des

conditions climatiques

- Rayons UV- Condensation

- Lumière du soleil- Jet de sel - Humidité

Par exemple:

Le choix du papier affecte la couleur de l’encre

45°/ 0°

Tests sur la vision des couleurs

La cabine à lumière est un outil qui devrait être utilisé pour les

mesures visuelles standardisées

La cabine à lumière est un outil qui devrait être utilisé pour les

mesures visuelles standardisées

angle de l’illumination ? angle de vision ? qualité de lumière ? niveau d’illumination ? arrière-plan ? encadrement ? position du spécimen ?

Les 3 sources de lumière les plus communes

sont la lumière du jour, incandescente & fluorescente.

Les 3 sources de lumière les plus communes

sont la lumière du jour, incandescente & fluorescente.

450 / 00 Géométrie

Échantillon

Source De Lumière

Détecteur

Intégration de la sphère géométrique

ExclusionDu port

spéculaire

Spécimen au port

de réflectivité

lamp

À la sonde

sphere

Instruments portables de contrôle de couleurs: Production

Spectrophotomètres• Permets les mesures

de métamérisme

• Contrôle de la composante UV

• Logiciel pour assortir les couleurs

• La grandeur du port pour la vision peut être ajusté