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Afin de pouvoir manipuler correctement des couleurs et d'échanger des informations concernant celles-ci il est nécessaire de disposer de moyens permettant de les catégoriser et de les choisir. Ainsi, il n'est pas rare d'avoir à choisir la couleur d'un produit avant même que celui-ci ne soit fabriqué. Dans ce cas, une palette de couleurs nous est présentée, dans laquelle nous choisissons la couleur convenant le mieux à notre envie ou notre besoin. La plupart du temps le produit (véhicule, bâtiment, ...) possède une couleur qui correspond à celle que l'on a choisie. En informatique, de la même façon, il est essentiel de disposer d'un moyen de choisir une couleur parmi toutes celles utilisables. Or la gamme de couleur possible est très vaste et la chaîne de traitement de l'image passe par différents périphériques: par exemple un numériseur (scanner), puis un logiciel de retouche d'image et enfin une imprimante. Il est donc nécessaire de pouvoir représenter fiablement la couleur afin de s'assurer de la cohérence entre ces différents périphériques. On appelle ainsi espace de couleurs la représentation mathématique d'un ensemble de couleurs. Il en existe plusieurs, parmi lesquels les plus connus sont :
Le spectre de couleurs qu'un périphérique d'affichage permet d'afficher est appelé gamut ou espace colorimétrique. Les couleurs n'appartenant pas au gamut sont appelées couleurs hors-gamme.
Le codage RGB, mis au point en 1931 par la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) consiste à représenter l'espace des couleurs à partir de trois rayonnements monochromatiques de couleurs :
Cet espace de couleur correspond à la façon dont les couleurs sont généralement codées informatiquement, ou plus exactement à la manière dont les tubes cathodiques des écrans d'ordinateurs représentent les couleurs. Ainsi, le modèle RGB propose de coder sur un octet chaque composante de couleur, ce qui correspond à 256 intensités de rouge (28), 256 intensités de vert et 256 intensités de bleu, soient 16777216 possibilités théoriques de couleurs différentes, c'est-à-dire plus que ne peut en discerner l'oeil humain (environ 2 millions). Toutefois, cette valeur n'est que théorique car elle dépend fortement du matériel d'affichage utilisé. Etant donné que le codage RGB repose sur trois composantes proposant la même gamme de valeur, on le représente généralement graphiquement par un cube dont chacun des axes correspond à une couleur primaire :
Le modèle HSL (Hue, Saturation, Luminance, ou en français TSL), s'appuyant sur les travaux du peintre Albert H.Munsell (qui créa l'Atlas de Munsell), est un modèle de représentation dit "naturel", c'est-à-dire proche de la perception physiologique de la couleur par l'oeil humain. En effet, le modèle RGB aussi adapté soit-il pour la représentation informatique de la couleur ou bien l'affichage sur les périphériques de sortie, ne permet pas de sélectionner facilement une couleur. En effet, le réglage de la couleur en RGB dans les outils informatiques se fait généralement à l'aide de trois glisseurs ou bien de trois cases avec les valeurs relatives de chacune des composantes primaires, or l'éclaircissement d'une couleur demande d'augmenter proportionnellement les valeurs respectives de chacune des composantes. Ainsi le modèle HSL a-t-il été mis au point afin de pallier à cette lacune du modèle RGB. Le modèle HSL consiste à décomposer la couleur selon des critères physiologiques :
Voici une représentation graphique du modèle HSL, dans lequel la teinte est représentée par un cercle chromatique et la luminance et la saturation par deux axes :
Le modèle HSL a été mis au point dans le but de permettre un choix interactif rapide d'une couleur, pour autant il n'est pas adapté à une description quantitative d'une couleur. Il existe d'autres modèles naturels de représentation proches du modèle HSL :
Le codage CMY (Cyan, Magenta, Yellow, ou Cyan, Magenta, Jaune en français, soit CMJ) est à la synthèse additive, ce que le codage RGB est à la synthèse soustractive. Ce modèle consiste à décomposer une couleur en valeurs de Cyan, de Magenta et de Jaune. L'absence de ces trois composantes donne du blanc tandis que leur ajout donnent du noir. Toutefois, le noir obtenu par l'ajout des trois couleurs Cyan, Magenta et Jaune n'étant que partiellement noir en pratique (et coûtant cher), les imprimeurs rajoutent une composante d'encre noire que l'on appelle noir pur. On parle alors de quadrichromie, ou modèle CMYK (Cyan, Magenta, Jaune, Noir pur, ou en français CMJN).
Les couleurs peuvent être perçues différemment selon les individus et peuvent être affichées différemment selon les périphériques d'affichage. La Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) a donc défini des standards permettant de définir une couleur indépendamment des périphériques utilisés. A cette fin, la CIE a défini des critères basés sur la perception de la couleur par l'oeil humain, grâce à un triple stimulus. En 1931 la CIE a élaboré le système colorimétrique xyY représentant les couleurs selon leur chromaticité (axes x et y) et leur luminance (axe Y). Le diagramme de chromaticité (ou diagramme chromatique), issu d'une transformation mathématique représente sur la périphérie les couleurs pures, c'est-à-dire les rayonnements monochromatiques correspondant aux couleurs du spectre (couleurs de l'arc en ciel), repérées par leur longueur d'onde. La ligne fermant le diagramme (donc fermant les deux extrémités du spectre visible) se nomme la droite des pourpres, car elle correspond à la couleur pourpre, composée des deux rayonnements monochromatiques bleu (420 nm) et rouge (680 nm) :
On représente généralement le gamut d'un dispositif d'affichage en traçant dans le diagramme chromatique un polygone renfermant toutes les couleurs qu'il est capable de produire. Toutefois ce mode de représentation purement mathématique ne tient pas compte des facteurs physiologiques de perception de la couleur par l'oeil humain, ce qui résulte en un diagramme de chromaticité laissant par exemple une place beaucoup trop large aux couleurs vertes. En 1960 la CIE mit au point le modèle Lu*v*. Enfin en 1976, afin de pallier aux lacunes du modèle xyY, la CIE développe le modèle colorimétrique La*b* (aussi connu sous le nom de CIELab), dans lequel une couleur est repérée par trois valeurs :
Le mode Lab couvre ainsi l'intégralité du spectre visible par l'oeil humain et le représente de manière uniforme. Il permet donc de décrire l'ensemble des couleurs visibles indépendamment de toute technologie graphique. De cette façon il comprend la totalité des couleurs RGB et CMYK, c'est la raison pour laquelle des logiciels tels que PhotoShop utilisent ce mode pour passer d'un modèle de représentation à un autre. Il s'agit d'un mode très utilisé dans l'industrie, mais peu retenu dans la plupart des logiciels étant donné qu'il est difficile à manipuler. Les modèles de la CIE ne sont pas intuitifs, toutefois le fait de les utiliser garantit qu'une couleur créée selon ces modèles seront vus de la même façon par tous !
Le modèle YUV (appelé aussi CCIR 601) est un modèle de représentation de la couleur dédié à la vidéo analogique. Il s'agit du format utilisé dans les standards PAL (Phase Alternation Line) et SECAM (Séquentiel Couleur avec Mémoire). Le paramètre Y représente la luminance (c'est-à-dire l'information en noir et blanc), tandis que U et V permettent de représenter la chrominance, c'est-à-dire l'information sur la couleur. Ce modèle a été mis au point afin de permettre de transmettre des informations colorées aux téléviseurs couleurs, tout en s'assurant que les téléviseurs noir et blanc existant continuent d'afficher une image en tons de gris. Voici les relations liant Y à R,G et B, U à R et à la luminance, et enfin V à B et à la luminance :
Ainsi U est parfois noté Cr et V noté Cb, d'&ougrave; la notation YCrCb.
Le modèle YIQ est très proche du modèle YUV. Il est notamment utilisé
dans le standard vidéo NTSC (utilisé entre autres aux États-Unis et au Japon).
La plupart des logiciels graphiques offrent des moyens de sélectionner une couleur de manière interactive. La principale est souvent le nuancier, c'est-à-dire la présentation des couleurs dans un tableau dans lequel elles sont classées par nuances :
De plus en plus de logiciels intègrent toutefois des outils plus performants permettant de choisir une couleur parmi une vaste gamme. Ainsi, dans le sélectionneur de couleur ci-dessous, la teinte est représentée par un disque chromatique, tandis que la luminance est représentée par un sélecteur vertical donnant les nuances de la couleur allant du noir au blanc.
Dans le sélecteur ci-dessous par contre, la teinte est présentée en abscisses du sélecteur de gauche, et la saturation est en ordonnée. Le sélecteur de droite permet de régler la luminosité :
On appelle facteur gamma le critère définissant le caractère non-linéaire de l'intensité lumineuse d'un élément. Ainsi la luminance d'un écran d'ordinateur est non linéaire dans la mesure où :
Afin de remédier à cet effet et obtenir une reproduction satisfaisante de l'intensité lumineuse, il est possible de compenser la luminance en appliquant une transformation appelée "correction gamma.
Ainsi à chaque périphérique d'affichage correspond une transformation gamma, pouvant elle-même être adaptée à la perception de l'utilisateur.
Il est facile de comprendre l'intérêt du respect des couleurs d'une image lors du passage de celle-ci via plusieurs périphériques (chaîne numérique composée par exemple d'un scanner, d'un logiciel de traitement d'image, puis d'une imprimante) afin de s'assurer que l'image en fin de chaîne de traitement possède des couleurs proches de l'image d'origine. On appelle "gestion de la couleur" l'ensemble des opérations nécessaire afin de garantir la bonne conservation des couleurs d'une image. Afin de pouvoir garantir la cohérence des couleurs il est essentiel d'étalonner (ou calibrer) l'ensemble des matériels de la chaîne numérique. Le calibrage (ou étalonnage) d'un matériel consiste ainsi à décrire dans un fichier, appelé profil ICC (International Color Consortium), l'ensemble des couleurs qu'il est capable d'acquérir ou de produire (il s'agit donc de son gamut) dans un espace de couleur indépendant (par exemple CIE Lab ou CIE XYZ). Ce profil ICC est intégré dans l'image et véhicule l'ensemble des transformations qu'elle a subi le long de la chaîne de traitement, à la manière d'un carnet de suivi.
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