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Transmission de la lumière Non-Métal opaque. LUMIÈRE INCIDENTE. RÉFLECTION SP É CULAIRE. DIFFUSE RÉFLECTION. Transmission de la lumière Matériel translucide. L UMIÈRE INCIDENTE. DIFFUSE TRANSMISSION. DIFFUSE RÉFLECTION. RÉFLECTION SPÉCULAIRE.
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Transmission de la lumièreNon-Métal opaque LUMIÈRE INCIDENTE RÉFLECTION SPÉCULAIRE DIFFUSERÉFLECTION
Transmission de la lumièreMatériel translucide LUMIÈRE INCIDENTE DIFFUSETRANSMISSION DIFFUSERÉFLECTION RÉFLECTION SPÉCULAIRE
Transmission de la lumièreMatériel transparent LUMIÈRE INCIDENTE DIFFUSETRANSMISSION TRANSMISSION RÉGULIÈRE RÉFLECTION SPÉCULAIRE
Transmission de la lumièreComposition de la lumière Isaac Newton a découvert qu’il y a de la couleur dans le blanc
300 nm 450 550 650 1000 nm Transmission de la lumièreComposition de la lumière Distribution d’énergie spectrale X-RAYS Rayons Gamma UV MICRO-WAVES TV RADIO Énergie Électrique RayonsCosmiques Infrarouge .00001nm .001nm 1nm 10nm .01cm .1 m 10 m 100m 106m ULTRAVIOLET Spectre visible Infrarouge Lumière du jour Énergie relative Longueur d’ondes [nm]
Couleurest une sensation… Et chaque personne les perçoivent différemment. Psychométrie
Psychométrie • Psychométrie : 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 temporel http://home.sharpdots.com/resources/color.cfm?HDID=GP
Les espaces colorimétriquesTSL : teinte – saturation - luminosité Teinte (hue) Saturation (saturation) Luminosité (value)
Les espaces colorimétriquesMunsell (HVC) Teinte (hue) Saturation (chroma) Luminosité (value)
Les espaces colorimétriquesMunsell (HVC) 8 7 6 5 4 3 2 7.5 YR 7/16 7.5 YR 7/16 Valeur 2 4 8 12 16 Chroma
Les espaces colorimétriquesStimulus de couleurs Le(l) [S] l Sous des conditions bien spécifiées, la perception des couleurs est reproductible • 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 Courbe spectrale Stimulus de couleur
Les espaces colorimétriquesSynthèse 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) = L(1)e(l) +L(2)e(l) [S] = [S1] + [S2] • La multiplication scalaire passe au quotient Le(l) = k L(1)e(l) [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)
Les espaces colorimétriquesTriplet RGB • Trois couleurs de base (primaires) [R], [G], [B] permettent de reproduire l’ensemble des couleurs observables. • Par égalisation on définit le triplet (RGB) : [S] = R [R] + G [G] +B [B] • Possibilité de composantes négatives ! • Choix usuel des primaires (CIE 1930) [R] , [G] , [B] : • [R] monochromatique l = 700 nm • [G] monochromatique l = 546.1 nm • [B] monochromatique l = 435.8 nm • Intensités telles que [E] = [R] + [G] + [B] Où [E] est le stimulus associé au blanc de spectre énergétique constant
Les espaces colorimétriquesTriplet RGB Le triplet RGB ainsi construit constitue la « mesure » du stimulus [S] 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 )
Les espaces colorimétriquesTriplet RGB [B] B [S] G 0 [G] R [R] Espace des couleurs (R,G,B) • Esp. Vectoriel 3 dimensionnel, base ([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.
Les espaces colorimétriquesDiagrammes de chromaticité (Maxwell 1855) [B] [S] [E] s e 0 [G] [R] Diagramme de chromaticité [G] r s b g [B] [R] Diagramme de Chromaticité
Les espaces colorimétriquesDiagrammes de chromaticité (Maxwell 1855) Fonctions colorimétriques : coordonnées des stimuli monochromatiques Le(l) dLe = Le(l) dl l … après un long travail sur une vingtaine de sujets, Guild obtient les « Matching functions » de l’observateur standard
Les espaces colorimétriquesDiagramme RGB …ce qui permet de tracer le diagramme RGB de l’ensemble des couleurs :
Les espaces colorimétriquesDiagramme CIE XYZ (1931) Un changement de base ([R],[G],[B]) ([X],[Y],[Z]) permet de situer l’ensemble des stimuli physiques dans le « premier quadrant » : 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 • 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 colorimétriquesDiagramme CIE XYZ (1931) les coordonnées chromatiques … en particulier : • Les fonctions colorimétriques , coordonnées du Spectrum Locus
Les espaces colorimétriquesDiagramme CIE XYZ (1931) Valeurs ‘Tristimulus’ pour Orange X = 41.73 Y = 33.77 Z = 2.34
Les espaces colorimétriquesDiagramme 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. y x
Les espaces colorimétriquesDiagramme CIELAB (1976) Après plusieurs tentatives une transformation non linéaire est couramment adoptée : Qui redonne une forme de « solide des couleurs » à peu près satisfaisante
Les espaces colorimétriquesDiagramme 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.
L* a* b* Système de coordonnées de couleurs L = 100 +b JAUNE -a VERT +a ROUGE -b BLEU L = 0
L = 58.12 a = + 30.41 b = + 36.26 BLANC 100 JAUNE -20 -40 -60 +20 +40 +60 VERT +60 +40 +20 ROUGE -20 -40 -60 CLARTÉ 0 BLEU NOIR
Comparaison entre Hunter L,a,b et CIE L*a*b CIE 1976 L*a*b* Hunter L, a, b (1958) L* = 64.79 a* = +32.21 b* = +83.43 L = 58.12 a = +30.41 b = +36.26
Différence totale de la couleur dans les coordonnées rectangulaires L* a* b* Échantillon Standard Différence de couleur L* = 75.7 a* = +4.1 b* = +87.6 L* = 71.6 a* = +6.9 b* = +78.7
Différence totale des couleurs dans les coordonnées rectangulaires Échantillon De couleur Échantillon De couleur Couleur standard Couleur standard
Interprétation des différences de couleur 10 5.0 2.0 CIE LAB Unitès Gamme typique de tolérance industrielle 1.0 0.5 Limite visuelle approximative 0.2 Limite instrumentale 0.01
Teintes de l’angle CIE (hab) +b* 90º b* a* h = arctan ab +a* 0º -a* 180º -b* 270º
Amélioration de la toléranceavec les coordonnées L* C* H* H* C* L* Produits standards Comparaison acceptable
Métamérisme Phénomène par lequel une paire de produits spectralement différents s'assortissent au-dessous d’un ensemble de conditions visuelles, mais pas sous d’autres.