Bases de la colorimétrie

R. Sève

juin 1997


Plan de l'intervention
Résumé
Références bibliographiques





Plan de l'intervention

Vision et apparence

La couleur : une classe d'apparence
Intervention des domaines physique, physiologique et psychique
Bases physiques d'étude de la couleur
Synthèse additive des lumières colorées : Young, Maxwell
Apport de la physique des rayonnements au domaine de la couleur
Ambiguïté d'une approche exclusivement physique de la couleur
Apport des connaissances en physiologie de la vision
Trichromatisme
Couleurs antagonistes de Hering
Autres aspects
Rôle des domaines psychique et cognitif
Adaptation et constance des couleurs

Colorimétrie de base

Principe de la colorimétrie
Repérage objectif des couleurs
Métamérisme
Objet et nature de la colorimétrie
Principales difficultés de la colorimétrie de base
Structure des systèmes de repérage
Divergences entre réponses physiques et réponses physiologiques
Principe du système uniforme CIELAB
Effets perceptifs, utilisation des écrans de visualisation

Applications de la colorimétrie

Domaine industriel et commercial
Repérage des lumières colorées
Mesures de couleurs et tolérances
Reproduction des couleurs
Objectifs de la reproduction des couleurs
Reproduction d'une couleur isolée
Reproduction par la photographie et par l'imprimerie

Conclusion





Résumé

La couleur ne se rapporte qu'à l'un des aspects de la perception du monde extérieur que nous donne le système visuel. Les autres caractères sont nombreux et importants (mouvement, variabilité temporelle, forme et espace, texture de surface, etc). Certains de ces caractères comme la transparence et la brillance interfèrent avec la perception de couleur. L'examen de ces caractères d'apparence montrent aisément qu'ils sont liés à la physique (matière, rayonnement), à la physiologie de notre système visuel qui joue un rôle essentiel et à des aspects psychiques (connaissances, langage, émotions, etc), non moins importants.

C'est pour approfondir une hypothèse de Young, émise peu après 1800, que Maxwell entrepris quelques décennies plus tard une série d'expériences destinées à la vérifier. Son travail prouva la possibilité, pour toute lumière choisie à priori, de réaliser une équivalence visuelle colorée ne mettant en jeu avec cette lumière, que trois lumières de références, de chromaticité constante, modulées en intensité. Cette expérience conduit à un repérage de toute lumière colorée par les intensités des trois lumières de référence, celles-ci définissant le système de référence. En même temps le repérage des lumières colorées se ramène à une évaluation de rayonnements, qui introduit la physique au coeur des méthodes colorimétriques.

Néanmoins la poursuite de cette voie et son développement exclusif conduit à des interprétations incorrectes des liens entre couleur et rayonnement. L'exemple le plus simple est celui d'une identité entre couleur et longueur d'onde qui semble évidente à beaucoup, mais ne peut expliquer ni le blanc, ni le pourpre, ni le marron et encore moins un très grand nombre de phénomènes perceptifs très importants. C'est surtout la physiologie, qui en se développant prodigieusement, devient maintenant la raison des progrès de la science des couleurs et a permis d'apporter des éléments définitifs sur l'expérience de Maxwell. Cependant la physiologie ne peut faire oublier les aspects perceptifs et cognitifs, qui après avoir été un peu négligés au début de notre siècle sont de plus en plus remis à leur juste place aujourd'hui.

L'expérience de Maxwell fonde la colorimétrie. Elle conduit à expliquer que plusieurs rayonnements physiques différents puissent donner lieu, dans des conditions fixées, à une même perception colorée. Inversement des rayonnements qui donnent une même perception colorée dans certaines conditions, pourront donner des perceptions fort différentes dans d'autres conditions. Ce sont les deux faces du phénomène de métamérisme. La colorimétrie a donc pour véritable objet la mesure des stimulus visuels, rayonnements qui donnent lieu à une réponse du système visuel, et sont envisagés essentiellement en fonction de la perception colorée qu'ils induisent et pas seulement sous leur aspect physique. Cependant les méthodes qui se développent à partir de ces prémisses se heurtent à de nombreuses difficultés quand on désire voir la colorimétrie représenter au mieux les perceptions colorées. Ces difficultés sont essentiellement liées à la trop grande disparité qui se révèle entre les phénomènes perceptifs et l'approche physique. On peut y remédier par des retouches successives qui cherchent en fait à modéliser le comportement physiologique. C'est ainsi que peut être envisagé le développement récent du système CIELAB.

Les applications de la colorimétrie sont innombrables et sont particulièrement efficaces dans le domaine de l'industrie et du commerce pour un très grand nombre de domaines : sources artificielles, peintures, plastiques, textiles, papiers, etc. Dans le domaine de la reproduction des couleurs la colorimétrie tire parti à la fois de l'optique et des mathématiques pour conduire à des méthodes extrêmement efficaces de production d'objets dont la couleur est fixée à l'avance. Dans le domaine de la photographie ou des industries graphiques où il s'agit de reproduire non plus une couleur à la fois, mais un ensemble de couleurs coordonnées, on doit d'abord s'interroger sur l'objectif réel à atteindre. On doit introduire alors des éléments psychiques et cognitifs.

En conclusion la couleur, bien qu'étant d'abord du domaine des perceptions, bénéficie d'une part des possibilités physiques d'évaluation des rayonnements et d'autre part des connaissances sur la physiologie du système visuel. Ces deux domaines permettent l'élaboration d'une véritable science des couleurs. Celle-ci prend une place de moins en moins contournable pour toute étude sérieuse dans le domaine de la couleur. L'étude et la restauration des oeuvres d'art en bénéficieront de plus en plus. Il faut néanmoins rester attentif aux limites de cette science, lesquelles ne sont bien perçues que par une connaissance suffisante de sa nature et de ses méthodes.





Références bibliographiques

Ouvrages généraux sur la couleur et la colorimétrie :

Billmeyer Jr F.W., Salzman M. - Principles of color technology. - 2e éd. - New-York : J. Wiley and Sons, 1981.

Corno-Martin F. - Colorimétrie. Les techniques de l'ingénieur. - Paris, 1990, 29 p. R 6440 1-16, R 6441 1-10, R 6442 1-3

Hope A., Walch M. - The color compendium.- New-York :Van Nostrand Reinhold, 1984, 360 p.

Hunt R.G.W. - The reproduction of colour in photography, printing and television. - ) 4e éd. - Tolworth (Gde-Bretagne : Fountain Press, 1987.

Le Grand Y. - Optique physiologique. Tome 2 : Lumière et couleurs. - 2e éd. - Paris : Masson, 1972, 340p.

Sève R. - Physique de la couleur. De l'apparence colorée à la technique colorimétrique. - Paris : Masson, 1996, 356 p., 23 tables numériques.

Wyszecki G., Stiles W.S. - Color Science : Concepts and methods, quantitative data and formulae. - 3e éd. - New-York : J. Wiley and Sons, 1987, 950 p.

Divers

Colorimetry. CIE Publication N° 15.2. - 2e éd. - Vienne, 1986. - En anglais avec une traduction française non officielle, Paris, 1991.

Norme AFNOR X 08-000 - Dictionnaire de colorimétrie théorique et technique.

Atlas Munsell (USA) et Atlas NCS (Natural Color System)