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Utilisateur:Eric Bajart/Brouillon 3

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Pour les articles homonymes, voir XYZ.

Dans l'étude de la perception des couleurs, l'espace XYZ CIE 1931 est l'un des premiers espaces de couleur définis mathématiquement. Cet espace a été créé par la Commission internationale de l'éclairage (CIE) en 1931[1][2].

L'espace XYZ est l'aboutissement d'une série d'expériences réalisées vers la fin des années 1920 par W. David Wright[3] et John Guild[4]. Il a été mis au point par la CIE après que celle-ci eut étudié en détail le système RVB qui permettait de reproduire toutes les couleurs de lumières en jouant sur les intensités des trois composantes… à condition de prendre parfois des intensités négatives pour le rouge (en d'autres termes d'ajouter la composante rouge à la lumière analysée plutôt qu'aux deux autres composantes).

Sensibilité trichromatique de l'oeil humain modifier

Courbes d'absorbance des cônes (S, M, L) et des bâtonnets (R).

La rétine de l'oeil humain est composée de photorécepteurs appelés :

  • cônes pour la vision couleur diurne. Il existe trois types de cône, qui se différencient par leur spectre d'absorbance de la lumière, avec des sommets situés dans les longueurs d'ondes courte (S, 420 nm), moyenne (M, 534 nm) et longue (L, 564 nm). Ces spectres correspondent respectivement aux courbes ci-contre pour les cônes bleus, verts et rouges (en réalité jaune pour ce dernier).
  • bâtonnets pour la vision monochrome nocturne. Il existe un seul type de bâtonnet, dont le spectre de sensibilité à la lumière culmine pour une longueur d'onde de 498 nm.

Pour la vision couleur, on utilise donc les valeurs trichromiques, qui sont trois paramètres servant à caractériser la perception des couleurs.

Dans l'espace CIE XYZ, les paramètres de couleur ne sont pas les réponses S, M et L de l'œil humain mais X, Y et Z, qui correspondent aux couleurs rouge, verte et bleue respectivement et approximativement (X, Y et Z ne sont pas observés physiquement en tant que couleurs rouge, verte et bleue ; mais plutôt considérés comme des paramètres dérivés de ces couleurs).

Détermination des courbes de valeurs spectrales de l'observateur standard modifier

Coefficients de distribution dans le système XYZ

Deux sources lumineuses de distributions spectrales différentes peuvent sembler avoir des couleurs identiques au point d'être indiscernables par l'œil humain (valeurs trichromiques identiques). Cet effet est appelé métamérisme.

Des tests ont été réalisés par la CIE sur un grand nombre de personnes, afin de déterminer les perceptions identiques entre les faisceaux monochromatiques (sur une plage du domaine visible de 380 à 780 nm) et ceux combinés avec les trois couleurs primaires de la synthèse additive. Ces tests ont permis de définir un observateur standard (ou observateur moyen[5] ou observateur de référence[6]) représentatif de la moyenne des valeurs trichromiques déterminées, qui sont exprimées avec les composantes , et  : voir le graphique ci-contre.

Résultats expérimentaux de la détermination de l'espace CIE RVB modifier

L'espace CIE RVB est l'un des nombreux espaces de couleur RVB. Il se distingue par l'utilisation de ces couleurs primaires monochromatiques : rouge (longueur d'onde 700 nm), vert (546,1 nm) et bleu (435,8 nm).

Dans les années 1920, W. David Wright[3] et John Guild[4] ont réalisé indépendamment des expériences de perception visuelle avec l'oeil humain, qui serviront de base aux spécifications de l'espace couleur CIE XYZ.

Les expériences ont été réalisées en utilisant un cercle de diamètre correspondant à un champ visuel de 2° (qui est aussi l'étendue angulaire de la fovéa). D'un côté, une couleur test était projetée, de l'autre une couleur ajustable par un observateur était également projetée. La couleur ajustable était une combinaison de trois couleurs primaires, chacune d'elle avec une chromaticité fixe, mais avec une brillance réglable.

L'observateur devait régler la brillance de chacun des trois faisceaux primaires jusqu'à donner une perception équivalente à celle de la couleur test. Avec cette technique, certaines couleurs test ne trouvaient pas leur correspondance. Dans ces cas là, une des couleurs primaires de luminosité variable pouvait être ajoutée à la couleur test, afin de trouver une correspondance avec les deux autres couleurs primaires. De cette façon, il a été possible de couvrir toute la palette des couleurs observables par l'œil humain. Quand les couleurs tests étaient monochromatiques, il était possible de réaliser un graphique représentant la contribution de chaque couleur primaire en fonction de la longueur d'onde de la couleur test. Ces trois fonctions étaient appelées courbes de valeurs spectrales spécifiques à ces expériences.

Démarche appliquées lors des tests modifier

Les tests se sont déroulés en deux étapes :

  1. Un observateur doit comparer deux faisceaux monochromatiques de luminances physiquement identiques mais de longueurs d'onde légèrement différentes, en les classant selon l'intensité ressentie. De proche en proche, on détermine la couleur subjectivement la plus intense qui est un vert au sommet du spectre.
  2. Ensuite l'observateur doit ajuster l'intensité de chaque couleur pure pour que celle-ci lui paraisse identique à celle d'une lumière verte d'intensité choisie comme unité. On obtient ainsi une courbe qui croît de zéro aux deux extrémités du spectre visible à un vers le milieu.

Espace XYZ modifier

En considérant une lumière quelconque décomposée en une somme de lumières de couleurs pures on peut multiplier les intensités de chacune d'elles par la fonction d'efficacité, ce qui donne un résultat Y appelé luminance. Celle-ci s'exprime en fonction des composantes rouge, verte, bleue par

Y = 0,299⋅R + 0,587⋅V + 0,114⋅B

En fait il existe des définitions légèrement différentes de celle-ci sans que cela change rien d'essentiel.

On constate que le vert de référence a plus d'efficacité que le rouge (résultat déjà connu), lui-même plus efficace que le bleu.

À la grandeur Y, la CIE a ajouté deux autres grandeurs indépendantes notées X et Z, ce qui définit un système en principe équivalent au RVB mais qui élimine le problème des composantes rouges négatives.

Une transformation simple conduit au xyY qui sépare la luminance et la chrominance.

Articles connexes modifier

Liens externes modifier

Références modifier

  1. ↑ (en) CIE, Commission internationale de l'Eclairage proceedings, 1931, Cambridge University Press, Cambridge,
  2. ↑ Thomas Smith, « The C.I.E. colorimetric standards and their use », Transactions of the Optical Society, vol. 33, no 3,‎ 1931-32, p. 73–134 (DOI 10.1088/1475-4878/33/3/301)
  3. ↑ a et b William David Wright, « A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colours », Transactions of the Optical Society, vol. 30,‎ , p. 141–164 (DOI 10.1088/1475-4878/30/4/301)
  4. ↑ a et b John Guild, « The colorimetric properties of the spectrum », Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character, Vol. 230, vol. A230,‎ , p. 149–187 (lire en ligne)
  5. ↑ Le système de la C.I.E. (1931)
  6. ↑ Livre blanc sur la gestion des couleurs 3. Espaces chromatiques et conversion des couleurs Site de LaCIE.


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