Diagramme de chromaticité

Dans les premières décennies du XXe siècle, le désir et le besoin d’une détermination plus «objective» des couleurs se sont faits de plus en plus forts. On souhaitait un système fonctionnant sans étalons chromatiques de référence. La «Commission Internationale d’Éclairage» fut donc chargée d’élaborer un «tableau normalisé des couleurs». Le point de départ est la méthode indirecte de mesure des couleurs par comparaison (colour matching): une couleur est mesurée par un observateur à qui un dispositif spécial permet de faire varier les proportions du mélange additif des trois couleurs primaires, la «couleur» étant ici à comprendre comme la longueur d’onde. L’avantage du système réside dans le fait que la position de chaque couleur peut être déterminée mathématiquement en relation avec chaque couleur primaire.

L’étalon CIE des couleurs

Trois couleurs monochromatiques particulières, un rouge, un vert et un bleu définis par leurs longueurs d’onde, ont été choisies pour servir de références absolues à la définition des couleurs. C’est par le dosage de ces trois primaires qu’on définit toute couleur de manière universelle.

  • C’est sur ces trois couleurs standards que s’est bâti l’édifice mathématique qui constitue l’étalon international de la colorimétrie, le système de mesure des couleurs baptisé «espace calorimétrique CIE»
  • Deux déclinaisons graphiques de l’espace étalon CIE permettent de situer n’importe quelle couleur de manière absolue: le diagramme de chromaticité xy et l’espace Lab.
  • Le diagramme de chromaticité est souvent utilisé en gestion des couleurs pour illustrer les capacités calorimétrique d’un appareil, écran, imprimante… Il offre l’avantage de représenter très naturellement le mélange additif de plusieurs couleurs.

Quant à l’espace Lab, il est indispensable pour mesurer les différences de couleur ou les erreurs commises dans la reproduction des couleurs. Il joue aussi le rôle d’espace pivot interne dans plusieurs logiciels de traitement d’image.

 

cie1931

CIE 1931 xy diagramme de chromaticité.

La courbe extérieure est le lieu du spectre (spectrum locus, monochrome), avec des longueurs d’onde indiquées en nanomètres. Notez que l’image ci-contre montre les couleurs en utilisant les phosphores de votre écran, et les couleurs en dehors du triangle des phosphores de votre écran qui peut être sRGB, ne peuvent pas être affichées correctement. Selon l’espace colorimétrique et l’étalonnage de votre écran, les couleurs sRGB peuvent ne pas s’afficher correctement non plus.

Seul le caractère coloré d’une couleur est représenté sur le diagramme de chromaticité. La position du point représentant une couleur (ses coordonnées x et y)  donne ainsi sa chromaticité. Pour définir complètement un rayonnement coloré, il faut en outre préciser son intensité lumineuse, sa luminance, qui peut être portée, en candelas sur un axe optionnel vertical Y perpendiculaire aux axes x et y.

La forme en boomerang qui ceinture le domaine des couleurs visibles sur le diagramme de chromaticité est appelée spectrum locus. Elle représente le spectre visible, l’ensemble des couleurs pures perceptibles par la vision humaine. Les nombres disposés le long du spectrum sont les longueurs d’onde des couleurs pures. Les couleurs dont la longueur d’onde est supérieur à 780 nm ou inférieur à 380 nm ne figurent pas sur la courbe, car elles se situent en hors de la perception humaine. On les qualifie respectivement d’infrarouge et d’ultraviolet.  Les points situés dans la surface colorée du diagramme, à l’intérieur, représentent les couleurs visibles non pures, c’est à dire résultant du mélange d’une couleur pure avec la couleur blanche.

L’espace calorimétrique CIE constitue l’étalon absolu des couleurs. Les nombres utilisés dans cet espace pour mesurer les couleurs ont une valeur universelle. les représentations graphiques de cet espace étalon, par exemple le Diagramme de chromaticité sont donc, aussi, universelles

cie1931s

Deux propriétés fondamentales du Diagramme de chromaticité

La vertu cardinale du diagramme de chromaticité réside dans la manière très simple et intuitive dont il représente le mélange additif de plusieurs couleurs.
1. Tout mélange additif de deux couleurs, par exemple entre G et B et représenté par un point situé sur la droite GB, par exemple c’
2. Tout mélange additif de trois couleurs RGB est représenté par un point dans le triangle RGB, par exemple C.

Couleurs dominante et complémentaire

Une couleur non pure, celle représentée par C, résulte du mélange de blanc D avec la couleur pure M située au point où la droite DC coupe le spectrum. La couleur M est dite couleur dominante de la couleur C.
La couleur M’ située au point où la droite MD coupe la branche opposée du spectrum est la couleur complémentaire de la couleur M.

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