Leçons de niveau 16

Colorimétrie/CIE XYZ 1931

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CIE XYZ 1931
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Chapitre no 4
Leçon : Colorimétrie
Chap. préc. :CIE RGB 1931
Chap. suiv. :CIE Yxy
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Colorimétrie/CIE XYZ 1931
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Le système colorimétrique CIE XYZ 1931 est un des systèmes qui fait office de référence encore à l’heure actuelle. Il a constitué un des premiers pas de la Commission internationale de l'éclairage (CIE) vers une description quantitative des couleurs conforme à la vision humaine.

Historiquement, il a été obtenu à partir de la définition du système CIE RGB 1931, elle-même établie grâce aux travaux de John Guild et de William David Wright effectués sous un angle de 2°. Il présente de nombreux avantages :

  • des composantes trichromatiques toujours positives qui simplifient les calculs manuels de l'époque[1] ;
  • une composante qui porte seule l'information de la luminance suite à une proposition de Deane Brewster Judd (1900–1972)[1] ;
  • une meilleure répartition spatiale de l’ensemble des couleurs dans l'espace colorimétrique ; ce dernier point reste son principal défaut et sera encore amélioré avec les systèmes CIE UVW (1960), puis CIE U'V'W' (1976) et surtout les systèmes chromatiques uniformes non-linéaires CIE LAB (1976) et CIE LUV (1976) ;
  • de conserver des composantes égales pour le blanc d'égale énergie comme dans le système CIE RGB : X = Y = Z = 5,6508 si R = G = B = 1
  • de conserver les outils de calcul vectoriel (additivité, continuité) et l’utilisation des lois de Grassmann grâce au caractère linéaire de la transformation.

Aujourd'hui, ce sont les valeurs tabulées des fonctions colorimétriques , et qui sont normalisées et à partir desquelles on retrouve les fonctions colorimétriques , et du système CIE RGB 1931[2]. Ces valeurs sont présentées en annexe n°2.

Description du système CIE XYZ 1931[modifier | modifier le wikicode]

Couleurs primaires et blanc de référence[modifier | modifier le wikicode]

Les trois primaires choisies , et sont trois couleurs virtuelles (elles ne correspondent à aucune couleur réelle) qui forment un gamut dans lequel s'insèrent toutes les couleurs réelles. Elles sont liées aux primaires monochromatiques rouge , verte et bleue du système CIE RGB de la façon suivante[3] à un facteur près :

,
,
.

Le blanc de référence choisi est le blanc d'égale énergie .

Couleur Rouge Vert Bleu Blanc
Coefficient de luminance

Fonctions colorimétriques[modifier | modifier le wikicode]

Logo physics.svg Voir l'annexe sur : Valeurs tabulées normalisées des fonctions colorimétriques.
Fonctions colorimétriques
, et

Les fonctions colorimétriques , et doivent permettre de retrouver les composantes de n’importe quelle couleur connaissant la répartition de sa densité spectrale d'énergie . Les valeurs normalisées sont tabulées par pas de 5 nm entre 380 et 780 nm[4],[5],[6],[7] pour la plupart des applications. Si la précision n’est pas suffisante, il est recommandé d’utiliser les valeurs tabulées par pas de 1 nm entre 360 et 830 nm[8],[9],[10].



Caractéristiques d'une couleur [modifier | modifier le wikicode]

Composantes X Y Z[modifier | modifier le wikicode]

Une couleur est caractérisée par ses trois composantes , et  :

.

Elles sont positives pour toutes les couleurs réelles et les lois de Grassmann peuvent s'appliquer.

Pour une couleur possédant une densité spectrale d'énergie connue, et pour l'observateur de référence, les composantes se calculent à partir des fonctions colorimétriques :








Coordonnées x y z[modifier | modifier le wikicode]

Diagramme de chromaticité xy
Gamut du système de primaires sRGB dans le diagramme de chromaticité xy : les couleurs hors du trinagle ne peuvent pas être reproduite sur un écran sRGB

Les coordonnées trichromatiques x, y, z, sont obtenues à partir des composantes et indiquent les proportions de chacune des primaires.

                        

Dans le système CIE Yxy, ce sont les coordonnées x et y qui sont utilisées pour repérer le point représentatif de la couleur sur le diagramme de chromaticité[11]. La grandeur Y est utilisée pour conserver l'information de la luminance.

Notes et références[modifier | modifier le wikicode]

Bibliographie[modifier | modifier le wikicode]

  • Robert Sève, Science de la couleur : Aspects physiques et perceptifs, Marseille, Chalagam, 2009 (ISBN 2-9519607-5-1) 
  • (anglais) Jànos Schanda, Colorimetry : Understanding the Cie System, Wiley-Blackwell, 2007 (ISBN 978-0470049044) 
  • (anglais) Noboru Ohta et Alan Robertson, Colorimetry : Fundamentals and Applications, Wiley, 2005, 1re éd. (ISBN 0470094729) 

Références[modifier | modifier le wikicode]

  1. 1,0 et 1,1 Noboru Ohta et Alan Robertson 2005, p. 68
  2. Robert Sève 2009, p. 107
  3. 3,0 et 3,1 Décision 5 CIE 1931 : Jànos Schanda 2007, p. 8
  4. Valeurs tabulées des fonctions colorimétriques par pas de 5 nm, fichier .xls à télécharger sur le site de la CIE
  5. Robert Sève 2009, p. 320-321
  6. Norme CIE S014-3 (ISO 11664-3)
  7. Publication CIE 015-2004 : (anglais) Colorimetry : Publication CIE 015-2004, Vienna, Commission Internationale de l'Eclairage, 2004, 3e éd. (ISBN 978-3-901906-33-6) 
  8. 8,0 8,1 et 8,2 Janos Schanda 2007, p. 31-35 (§ Tristimulus Values and Chromaticity Coordinates)
  9. 9,0 et 9,1 Robert Sève 2009, p. 165-174
  10. Munsell Color Science Laboratory : Useful Color Data
  11. Robert Sève 2009, p. 187-190