Quand certains événements se produisent dans le monde
physique comme la fusion nucléaire à la surface du soleil
ou le passage d’un courant électrique dans le filament d’une
ampoule, des champs électriques entrent en vibration à
l’intérieur des particules de la matière ce qui provoque
une rupture du champ magnétique qui se propage dans toutes les
directions.
Ce phénomène est appelé rayonnement électromagnétique.
Les longueurs d'onde
On peut imaginer ces radiations comme des ondes qui voyagent dans l’espace
à différentes fréquences mesurées
en longueur d’onde.
Le spectre des ondes électromagnétiques
Le spectre des ondes électromagnétiques
s’étend presque à l’infini, des rayons cosmiques
qui ont une longueur d’onde d’un millionième de millimètre
jusqu’aux ondes radio qui ont plus d’un kilomètre en
amplitude.
Certaines de ces ondes entre 700 et 400 nanomètres viennent frapper
notre œil produisant une sensation dans notre cerveau. Cette
sensation est appelée lumière. Haut
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Qu'est-ce que la couleur ?
En
1666, Isaac Newton place un prisme devant une lumière blanche,
le prisme infléchit le rayon et comme la lumière blanche
est composée de longueurs d’onde différentes, les
grandes ondes sont plus réfractées que les courtes.
Les ondes les plus courtes apparaissent en rouge (600-700
nanomètres), les intermédiaires en vert (500-600
nanomètres) et les plus longues en bleu (400-500 nanomètres).
On s’aperçoit ainsi qu’à travers une plage de
longueurs d’ondes électromagnétiques relativement
étroite apparaît tout notre monde de couleurs.
Tout ce que nous pouvons voir est frappé par la lumière!
Tous les objets sont composés de différents éléments
chimiques qui réagissent différemment à la lumière
en abordant plus ou moins les différentes longueurs d’onde.
La peau de cette pomme est composée d’éléments
solides (pigments) qui absorbent les longueurs des ondes bleues et vertes.
Nous voyons cette pomme rouge parce que seules les longueurs des ondes
rouges sont réfléchies vers notre œil. Haut
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La perception de la couleur
L'œil
Quand un rayon parvient à notre œil, l’iris
agit pour doser la lumière admise à travers le cristallin.
Le cristallin fait la mise au point
sur la rétine.
La rétine est une structure
nerveuse complexe tapissée de millions de cellules nerveuses
photosensibles, les bâtonnets et les cônes.
Les
bâtonnets sont actifs à faible intensité
lumineuse, ils sont sensibles aux différences de luminosité.
Les cônes permettent
de voir la couleur sous une lumière plus vive, ils contiennent
une substance chimique sensible à la lumière, les photo
pigments.
Ces photo pigments contribuent à la perception de la couleur,
chaque cône en possède un certain type : rouge, vert ou
bleu. A ce stade les ondes lumineuses sont traduites par des impulsions
électriques compréhensibles par le cerveau.
Le cerveau
Le cerveau, élément complexe, qui interprète la
couleur suivant des associations psychologiques basées sur l’expérience
de la nature, sur les souvenirs liés à une couleur ou
encore sur le contenu culturelle d’une couleur.
Le contexte joue aussi un rôle
important sur la perception d’une couleur, un rouge paraîtra
plus saturé s'il est entouré de bleu et apparaitera plus
foncé s'il est entouré de jaune : Cliquer
ici puis regarder fixement le carré rouge... Haut
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Le mélange des couleurs
La synthèse additive
A partir des trois couleurs primaires de la lumière : le rouge,
le vert et le bleu, toutes les autres couleurs peuvent êtres obtenues,
c'est une simple question de proportion et d’intensité.
La lumière blanche est obtenue par addition de rouge, de vert
et de bleu à intensité égale.
Le noir est l’absence totale de ces couleurs.
C’est la synthèse additive.
Elle s'applique lorsque la lumière est dite "transmise".
La synthèse soustractive
Une surface noire absorbe toutes les couleurs de la lumière incidente,
une surface blanche les réfléchit.
En recouvrant cette surface blanche de différentes combinaisons
de cyan, de magenta et de jaune, on fait en sorte que des fractions
de couleurs rouges, vertes et bleues soient absorbées et que
seule la couleur recherchée soit reflétée vers
l’œil.
C’est la synthèse soustractive.
Elle s'applique lorsque la lumière
est dite "réfléchie". Haut
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La
température de la lumière
Les degrés Kelvin
La lumière blanche est composée des trois couleurs primaires
à intensité égale.
Dans la réalité, la couleur de la lumière varie
suivant les quantités d’ondes rouges, vertes et bleues qui
la composent.
On mesure les variations de couleur de la lumière blanche en
se basant sur les travaux de Lord Kelvin qui a chauffé une forme
métallique à différentes températures, du
rouge au bleu en passant par le blanc, raison pour laquelle nous mesurons
la couleur de lumière en degrés Kelvin. Haut
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Les modèles chromatiques
Le
modèle 3D
Les couleurs visibles peuvent se définir avec trois caractéristiques
:
la teinte : la couleur perçue
lorsqu’une ou deux des trois couleurs RVB prédomine(ent),
la saturation : lorsque les couleurs
RVB s'équilibrent pour tendre vers le gris ou le blanc,
la luminosité
: la force ou l’amplitude des ondes RVB qui stimulent les
récepteurs de l’œil.
Ces trois composantes de la couleur peuvent êtres figurées
dans un modèle ou la teinte varie en progression circulaire,
où la saturation augmente radialement à partir du centre
et où la luminosité augmente du bas vers le haut.
Le modèle CIE Yxy
Pouvoir définir et mesurer les couleurs avec précision
est essentiel à la reproduction des images.
En 1931, la Commission Internationale de l’Éclairage,
C.I.E., a défini les trois composantes primaires RVB en tenant
compte des réponses d’un observateur humain moyen et a modélisé
tout l’éventail des couleurs visibles dans le modèle
CIE Yxy.
Le paramètre grand "Y" définit la luminosité,
petit "x" l’axe relatif du rouge et petit "y"
celui du vert. Les bords représentent les ondes de couleurs pures.
Le modèle CIE LAB
Le modèle Yxy non linéaire pose toutefois un problème,
en effet les écarts de couleur à l'intérieur du
modèle ne correspondent pas aux différences perçues
dans la réalité, c’est pourquoi on l’a transformé
mathématiquement en 1976 pour obtenir le modèle CIE LAB
dans lequel les écarts de couleurs sont plus proches de la
perception humaine.
Dans ce modèle, toutes les couleurs de même luminosité
sont disposées sur le même plan circulaire, traversé
de part et d’autre par les axes A et B. La luminosité
varie verticalement sur l’axe L. Haut
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Les chartes de référence
couleur
Les chartes IT8 pour les systèmes de capture d'images
Il est essentielle de disposer de chartes de référence
normalisées si l’on veut mesurer avec précision les
gammes de couleurs de chaque périphérique de capture ou
de reproduction.
Les échantillons du modèle CIE LAB servent à élaborer
avec précision ces tables de référence appelées
chartes IT8. Les chartes IT8 7.1 ou 7.2 servent à
mesurer les gammes de couleurs des différents systèmes
de captures d’images en comparant les valeurs de la charte aux
données exactes des couleurs de la charte fournie sur CD.
Les chartes IT8 pour les systèmes
de reproduction
La charteIT8 7.3 est un fichier électronique que l’on
peut envoyer sur un périphérique de sortie afin d’identifier
sa gamme de couleur.
Pourquoi gérer la couleur ?
Les espaces chromatiques
Un espace chromatique ou modèle chromatique est la méthode
utilisée pour identifier les couleurs.
Par exemple, l'espace RVB, CMJN ou encore CIELab.
Chaque
périphérique a son propre espace chromatique en rapport
avec sa technologie. Il est capable de capturer ou reproduire un éventail
de couleurs aussi appelé gamme de couleurs ou gamut plus ou moins
important.
Grâce à un système de gestion de couleurs,
il est possible d’uniformiser la chaîne graphique
avec un profil propre à chaque périphérique puis
une transformation des couleurs pour simuler par exemple les couleurs
d’une sortie jet d’encre sur un écran.
Les limites d'un scanner
Quand un scanner numérise une photographique, une lampe envoie
de la lumière qui est ensuite réfléchie par la
surface de la photographie et focalisée grâce à
un objectif sur des capteurs CCD.
La lumière de couleur et d’intensité variables captée
par chaque élément CCD est convertie en une charge de
courant spécifique.
Cette charge électrique analogique est envoyée à
un convertisseur analogique/numérique.
Ce convertisseur a pour rôle de transformer un courant analogique
en données numériques.
Même si elle opère à un niveau microscopique, la
technologie CCD n’est pas parfaite, des problèmes de posent
à tous les stades de la saisie.
La source lumineuse
Le scanner peut perdre de sa précision du fait du vieillissement
de sa source lumineuse. La densité
maximum du scanner ainsi que le respect des couleurs de l’original
ne sont plus garantis.
Pour éviter une usure prématurée de la lampe, un
scanner se met en vielle dans le cas d’une non-utilisation prolongée.
Mais hélas la lampe vieillit de toute façon quelque soit
sa technologie, raison pour laquelle le scanner se doit de contrôler
sa source lumineuse et de corriger les déviations engendrées
par ce vieillissement.
Les miroirs
De la poussière peut se déposer sur les miroirs, ce qui
diminue fortement leur pouvoir de réflexion.
Le bloc optique qui contient les composants tels que l’objectif,
la barrette CCD et les miroirs doit être le plus hermétique
possible à la lumière mais aussi aux poussières.
La barrette CCD
La
barrette CCD est en fait composée de trois barrettes CCD munies
chacune de filtres rouges, verts et bleus ce qui permet de digitaliser
le document en un seul passage.
La barrette CCD contient un nombre d’éléments CCD
plus ou moins important. Plus ces éléments sont importants,
plus la résolution optique du scanner et la qualité de
son système optique (miroirs et objectifs) sont élevées.
La sur-exposition d’un CCD
La surexposition d’un CCD peut provoquer des fuites de charges
électriques vers les éléments CCD voisins...
...d’où
une perte de contenu appelé spectre secondaire qui se produit
lorsque l’on numérise deux couleurs adjacentes fortement
contrastées.
On observe ainsi des stries comme un halo autour des hautes lumières
spéculaires d’une image.
Cet effet parasite est appelé « Blooming » :
surexposition des hautes lumières.
La sous-exposition d'un CCD
Lorsqu’un élément est sous-exposé, une faible
charge de fond à tendance à s’accumuler dans les
CCD, c’est le courant d’obscurité...
…si
la charge photonique, c’est à dire la quantité de
lumière induite n’est pas sensiblement plus élevée,
la qualité de l’image devient vite inacceptable.
Le convertisseur Analogique Numérique
Convertir
une tension analogique en données numériques, c'est diviser
les niveaux de l’image qui varient en continue en une série
d’échantillons finis.
Dans ce processus appelé quantification, le convertisseur A/N
affecte à chaque échantillon une valeur binaire correspondant
à sa tonalité ou niveau de gris spécifique.
Si l’on numérise une gamme de gris avec un nombre insuffisant
de niveaux de gris, on voit les transitions entre les différentes
nuances, c’est ce qu’on appelle la postérisation.
Les limites d'un moniteur
Reproduire la couleur avec précision sur un écran n'est
pas toujours facile car cela implique de devoir simuler les propriétés
colorimétriques d'une surface opaque à l'aide d'une lumière
qui elle est transparente.
Votre moniteur ne peut afficher que sa propre gamme de couleurs
et ce que vous voyez n'est qu'une approximation plus ou moins exacte
des couleurs du document original.
Dans un système 24 bits polychromes (RVB), le moniteur produit
un rayon lumineux pour chaque couleur primaire en 256 intensités
possibles, ce qui correspond en tout à 16,7 millions de couleurs
ce qui est beaucoup mais insuffisant pour reproduire la totalité
du spectre visible.
Le moniteur
Les moniteurs de type tubes cathodiques affichent la couleur
en bombardant d'électrons des photophores rouges, verts et bleus
de l'écran. Les photophores sont les éléments de
l'écran qui "s'allument" lorsqu'ils sont bombardés
par les électrons envoyés par le tube cathodique.
Les moniteurs de type lcd sont constitué d'un rétroéclairage
qui a pour rôle d'être la source lumineuse blanche du moniteur.
Devant cette source lumineuse se trouve une couche constituée
de plusieurs millions de petits cristaux liquides appelés "LCD"
qui vont plus ou moins laisser passer la lumière blanche provenant
du rétroéclairage. Chacun des cristaux liquides se trouve
derrière un filtre rouge, vert ou bleu permettant ainsi au moniteur
d'afficher les couleurs.
Les moniteurs de type oled sont constitué d'une multitude
de petites diodes appelées "OLED" qui vont "s'allumer"
individuellement. Chacune des diodes génère elle-même
leur propre lumière et est tout comme le moniteur LCD placée
derrière un filtre rouge, vert ou bleu permettant ainsi au moniteur
d'afficher les couleurs.
L'épaisseur de la couche des photophores, les filtres rouges,
verts et bleus, les cristaux liquide LCD ou encore les diodes OLED varie
selon les spécifications du constructeur. Ainsi un bleu pourpre
peut tendre vers le turquoise chez l'un et vers le violet chez l'autre.
Toutefois, il existe un système de gestion des couleurs dans
Windows : Pour sélectionner un profil ICC des caractéristiques
couleurs propres à votre moniteur, saisissez "gestion des
couleurs" dans la zone de recherche de la barre des tâches
puis cliquez sur "Gestion des couleurs" dans le haut du menu
de recherche.
Hélas, l'affichage des couleurs varie aussi selon l'âge
du moniteur. En effet, chacun des éléments constituant
le moniteur vieilli et ses caractéristiques se modifient au point
de ne plus être capable par exemple de produire une quantité
suffisante de lumière ou un contraste correct par rapport aux
conditions environnementales d'éclairage du moniteur.
L'environnement du moniteur
L'éclairage
de votre bureau se reflète sur le verre de votre moniteur, sa
lumière se mélange aux couleurs reflétées.
Une ambiance lumineuse trop importante peut affecter fortement le rendu
exact du contraste d'une image ainsi qu'une lumière avec une
dominante rouge, verte ou encore bleue peut détériorer
le rendu exact des couleurs.
Afin de bloquer les possibles "contaminations" de la lumière
émise par le type d'éclairage de votre environnement de
travail, vous pouvez installer une "casquette" sur votre moniteur.
Le réglage du contraste et de la luminosité
Un
réglage manuel du contraste et de la luminosité permet
d'agir sur l'intensité du signal analogique envoyé au
tube par la carte vidéo. Il permet entre autre de régler/étalonner
son moniteur par rapport à l'ambiance lumineuse du lieu dans
lequel se trouve l'écran.
Le réglage de la luminosité interviendra plutôt
sur les parties sombres d'une image alors de le réglage du contraste
modifiera les niveaux de gris intermédiaires.
Pour régler/étalonner son moniteur à l'aide de
l'utilitaire d'étalonnage d'écran de Windows, saisissez
"étalonner les couleurs" dans la zone de recherche
de la barre des tâches puis cliquez sur "Etalonner les couleurs
de l'écran" dans le haut du menu de recherche.
Pour
déterminer les niveaux d'intensité correspondant aux valeurs
binaires d'une image couleur numérisée, l'ordinateur a
besoin d'une carte vidéo. Ce matériel dédié
ne fait que cela : traiter l'information à afficher.
Son électronique coordonne l'information numérique et
analogique à l'aide de tables de conversion couleur et d'un convertisseur
analogique/numérique comme dans un scanner mais dans l'autre
sens. Haut
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Les limites de la sortie La conversion CMJN
Une fois l'image prête pour la reproduction, il reste à
convertir les informations RVB (additives) en informations CMJN (soustractives).
Le système de conversion est différent d'un logiciel
à l'autre. Une image convertie dans le logiciel du scanner peut
être complètement différente de la même image
convertie dans Photoshop.
Il est également possible qu'une même image convertie dans
photoshop soit différente par rapport aux paramètres de
conversion CMJN.
Les encres
La synthèse soustractive est utilisée dans la photographie
(pellicule) et dans les systèmes d'impression. La gamme des couleurs
se trouve alors encore limitée du fait des impuretées
qui se trouvent dans les différents pigments des encres utilisées,
les défauts de réflectance du papier et les limites technologiques
des différents procédés d'impression.
Pour les procédés d'impression comme l'Offset, la gamme
des couleurs est limitée par le fait que l'on ne peut pas faire
varier l'encre en continu sur la surface imprimée. On doit donc
tenter de simuler la synthèse des couleurs en faisant se chevaucher
des points de cyan, de magenta et de jaune de tailles différentes.
L'encre noire
Comme les encres contiennent des impuretées et qu'elles sont
un peu transparentes, leur surimpression à 100% de densité
ne produit pas le noir, il faut donc rajouter de l'encre noire pour
augmenter le contraste de l'image.
Le
tramage
Pour le tramage, on peut utiliser soit une trame classique qui
est constituée de points équidistants de tailles différentes...
...soit
un procédé de trame stochastique à base
de points de taille identique mais d'espacement variable.
Le rendu colorimétrique est légèrement amélioré
par le tramage stochastique ainsi que le piqué de l'image. C'est
ce procédé qui est utilisé dans la technologie
jet d'encre. Le revers de la médaille est que les points de la
trame stochastique sont très petits, ainsi il faut être
plus rigoureux dans la copie des plaques Offset.
Les procédés d'impression et
leurs variantes
Les périphériques de sortie couleur impriment sur différents
supports : papier couché, transparent, films de sélection
ou plaques Offset.
Parfois c'est le procédé lui-même qui change du
tout au tout. Il peut s'agir de jet d'encre, d'impression thermique,
de sublimation, etc. Les variantes de tous ces procédés
ne font rien pour améliorer la cohérence dans la reproduction
des couleurs.
Mais grâce à un système
de gestion des couleurs, il est possible d'améliorer fortement
la cohérence de la reproduction des couleurs dans la chaîne
graphique, du scanner jusqu'à la reproduction finale de l'image
en passant par la visualisation du résultat sur l'écran.
En
1666, Isaac Newton place un prisme devant une lumière blanche,
le prisme infléchit le rayon et comme la lumière blanche
est composée de longueurs d’onde différentes, les
grandes ondes sont plus réfractées que les courtes.
L'œil
Les
bâtonnets sont actifs à faible intensité
lumineuse, ils sont sensibles aux différences de luminosité.
La
température de la lumière
Le
modèle 3D
Chaque
périphérique a son propre espace chromatique en rapport
avec sa technologie. Il est capable de capturer ou reproduire un éventail
de couleurs aussi appelé gamme de couleurs ou gamut plus ou moins
important.
La
barrette CCD est en fait composée de trois barrettes CCD munies
chacune de filtres rouges, verts et bleus ce qui permet de digitaliser
le document en un seul passage. 
...d’où
une perte de contenu appelé spectre secondaire qui se produit
lorsque l’on numérise deux couleurs adjacentes fortement
contrastées. 
…si
la charge photonique, c’est à dire la quantité de
lumière induite n’est pas sensiblement plus élevée,
la qualité de l’image devient vite inacceptable.
Convertir
une tension analogique en données numériques, c'est diviser
les niveaux de l’image qui varient en continue en une série
d’échantillons finis.
L'éclairage
de votre bureau se reflète sur le verre de votre moniteur, sa
lumière se mélange aux couleurs reflétées.
Un
réglage manuel du contraste et de la luminosité permet
d'agir sur l'intensité du signal analogique envoyé au
tube par la carte vidéo. Il permet entre autre de régler/étalonner
son moniteur par rapport à l'ambiance lumineuse du lieu dans
lequel se trouve l'écran.
Pour
déterminer les niveaux d'intensité correspondant aux valeurs
binaires d'une image couleur numérisée, l'ordinateur a
besoin d'une carte vidéo. Ce matériel dédié
ne fait que cela : traiter l'information à afficher.
Le
tramage
...soit
un procédé de trame stochastique à base
de points de taille identique mais d'espacement variable.