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Espaces colorimétriques

L’oeil et la vision

 Tout comme l’oreille ne perçoit qu’une toute petite partie des fréquences (sons) existantes, l’oeil ne perçoit qu’une toute petite partie du spectre électromagnétique, le spectre visible, et cette partie diffère suivant que l’on est un insecte, un oiseau, tel ou tel mammifère… Nous ne nous intéresserons ici qu’aux humains 🙂


Les signaux lumineux perçus par l’œil sont captés par des des photorécepteurs, des cellules particulières situées au fond de l’oeil, sur la rétine : les cônes et les batônnets. Ces cellules convertissent le signal lumineux en signal électrique qui est transmis au cerveau par les neurones du nerfs optique. Le cerveau interprète ces signaux électriques pour constituer une image.
Les cônes sont responsables de la vision centrale. Ce sont eux qui permettent de faire fonctionner la vision photopique, c’est-à-dire la perception des couleurs. Ils ont besoin d’une forte luminosité pour fonctionner. À l’inverse, les bâtonnets permettent la vision scotopique, la vision à faible luminosité. Ce sont aussi ceux qui détectent les mouvements. Il n’existe qu’un seul type de bâtonnets car ils ne détectent pas les couleurs. C’est pour cela que la nuit, nous ne percevons très mal les couleurs et que tous les chats sont gris.

Il existe trois types de cônes qui présentent chacun une sensibilité spectrale à une région du spectre des couleurs : des cônes plus sensibles à la lumière bleue (cônes S), d’autres à la lumière verte (cônes M) et le troisième type de cônes à la lumière rouge (cônes L). Ils permettent la vision des couleurs pendant la journée. Bien que ces régions soient centrées sur les trois couleurs primaires, elles se chevauchent de manière importante. Les trois types de cônes seront donc stimulés à des degrés divers par une couleur donnée. Notre perception des couleurs dépend donc de la combinaison de ces stimuli.

Notre œil est particulièrement sensible au vert du fait du chevauchement des spectres perçus par les 3 cônes.
On voit que les capteurs photos avec leur matrice de Bayer ou Xtrans miment du mieux possible la façon dont nous percevons les couleurs. Ils ont en particulier deux photosites verts pour un seul rouge et un seul bleu. Comme notre oeil, ils convertissent des signaux lumineux en signaux électriques.

Les différents espaces colorimétriques

Définitions

Les boitiers photos, caméras, écrans, imprimantes, peintures… ne « voient » ou ne sont capables de restituer qu’une partie du spectre visible par l’oeil humain. Le photographe et le vidéastes doivent comprendre et tenir compte de ces limitations.
Le gamut désigne l’ensemble des tons (couleurs + luminosité) qu’un œil un un matériel ou un produit (peinture, encre) peut voir ou rendre.
Ce terme est issu du vocabulaire musical médiéval : dans la notation italienne des notes, la lettre grecque gamma désignait le sol le plus grave et ut le do le plus aigu. « gamma–ut » était donc l’étendue des notes jouables, ce qui donna « gamut ». Gardons cette analogie entre la lumière et les sons pour mieux comprendre les notions d’espace et de profil colorimétriques.

 L’espace colorimétrique est un concept de présentation des couleurs. On dispose les couleurs dans un espace à trois dimensions — un volume. Les trois nombres qui, ensemble, décrivent la couleur s’assimilent à des coordonnées dans cet espace.

Chaque instrument de musique est caractérisé par l’étendue des sons qu’il peut produire. Le triangle et le piano n’ont clairement pas le même nombre de notes. De même les différents moyens par lesquels on reproduit une couleur n’ont pas les mêmes capacités : les peintres ont des nuanciers avec des références RAL ou Pantone, les imprimantes bureautiques et celles des professionnels n’ont pas les mêmes nuances, les écrans d’entrée de gamme, les télévisions, et les écrans photos n’affichent pas les mêmes gammes de couleurs. Leur gamut est différent. Les teintes présentes dans chacun de ces nuanciers ne sont pas complètement superposables comme on le voit ci-dessous. En matière de photo, de vidéo et d’impression il y a plusieurs espaces colorimétriques qui ont été définis de sorte que l’on puisse par exemple envoyer à un imprimeur une photo et s’assurer que les couleurs y seront fidèles à celles que l’on a sur son écran.

L’espace L*a*b

L’étendue de ce que l’œil peut percevoir en termes de couleurs et de luminosité peut être représenté comme une sphère

Chaque point de la sphère est défini par ses coordonnées suivant trois axes : l’axe noir-blanc ou L pour luminosité ; l’axe a pour l’axe vert-magenta et l’axe b pour l’axe bleu-jaune. Ce repère c’est l‘espace L*a*b. Il a été défini par un consortium international en 1976 et il sert de référence absolue tout comme ont été définies les valeurs de référence de la seconde, du mètre ou du kilogramme ou la fréquence qui définit le « la » de référence en musique. Une valeur Lab correspond à une longueur d’onde précise. Ce n’est pas le cas des valeurs RVB qui ne sont définies que dans leur espace colorimétrique : la valeur (37,208,20) ne donnera pas le même vert suivant que l’espace colorimétrique est le sRVB ou le RVB par exemple.
A l’heure actuelle, aucun capteur n’est capable de saisir sur un seul cliché toute la dynamique (l’étendue des tons les plus sombres aux plus lumineux), ni l’étendue des nuances de couleurs que nous percevons, aucun écran ne peut les montrer et aucune imprimante ne peut malheureusement rendre ce que l’on est capable de voir. Mais pour obtenir le résultat le plus satisfaisant, il est important de maitriser la gestion des couleurs tout au long de la chaine, de la prise de vue à l’impression ou à la publication sur un site web par exemple.

Fichiers Raw et Jpeg sur le boitier

Un fichier Raw n’a aucun espace colorimétrique. C’est un fichier numérique (composé de 0 et de 1, pas de pixels).
C’est le logiciel qui transforme cette information numérique en signal visuel, ce qu’on appelle le dématriçage ou la derawtisation, (lightroom, camera raw,  rawtherapee, ON1, Luminar NEO, Capture One, faststone image viewer…) qui applique un espace colorimétrique au fichier raw. Donc l’espace colorimétrique du boitier (Adobe RVB98 ou sRVB) ne sert que pour les jpeg.

Parmi les nombreux espaces colorimétriques, voici ceux qui sont les plus utiles au photographe. Ils sont ici représentés en 2D, la 3eme dimension qui correspond à la luminosité est omise pour plus de lisibilité. Ces espaces ont également été définis par des consortiums internationaux. De la sorte quand on utilise l’espace sRVB (sRGB IEC61966-2.1 de son nom complet) dans un logiciel on a le même gamut que dans un autre qui l’utilise également.

L’espace sRVB

Il est généralement présenté comme le plus petit espace colorimétrique, celui qui est affichable et imprimable sur (presque) tous les supports. C’est notamment celui qui est largement utilisé sur internet. Il est obligatoire sur les réseaux sociaux comme facebook ou instagram, bien que sur instagram on puisse dès à présent, mars 2024, afficher le format dit HDR qui restitue beaucoup mieux les hautes lumières ce qui viendra probablement sur d’autres supports. Si on poste sur facebook une photo qui n’a pas été préparée dans cet espace colorimétrique, il peut y avoir des surprises : couleurs ternes ou décalées… particulièrement dans les verts.

L’espace RVB ou adobe RVB ou Adobe RVB 1998

Cet espace contient plus de nuances que l’espace RVB. Il n’est pas affichable par tous les écrans. Seuls les meilleurs écrans, destinés à la photographie l’affichent en entier ou presque.
Si on visualise et développe une photo sur un écran RVB et qu’on la publie sans modification sur internet (ou qu’on l’imprime), toutes les nuances qui sont affichées dans l’espace RBV mais PAS dans le sRVB seront « ramenées » dans l’espace RVB de façon plus ou moins heureuse.

L’espace Prophoto

C’est l’espace utilisé par lightroom et Camera raw. Il est plus large que le RVB. C’est le seul à pouvoir contenir un espace de couleur large comme celui des imprimantes haut de gamme ou toutes les couleurs d’un appareil photo récent. Aucun écran ne peut cependant l’afficher en entier à ce jour. Il est cependant intéressant de travailler dans cet espace car même si notre écran ne peut pas l’afficher, les traitements (calculs) faits pendant le développement prennent en compte tout cet espace.

L’espace CMJN

C’est un des principaux espaces utilisés pour l’impression sur papier. Les 4 lettres font référence aux encres utilisées : C pour Cyan, M pour magenta, J pour Jaune (ou Y pour yellow en anglais) et N pour noir.