Espace de couleur

L'œil humain distingue les couleurs à travers trois types de récepteurs photosensibles, appelés cônes. Cela signifie que toute couleur discernable par l'homme est caractérisée par un point dans un espace à trois dimensions. Plus précisément, les valeurs « mesurées » par les trois types de cônes représentent essentiellement les intensités du rouge, du vert et du bleu, l'espace RVB étant défini à partir de ces trois couleurs primaires^{[réf. nécessaire]}.

À cet espace, qui traduit la physiologie de l'œil^{[réf. nécessaire]}, on préfère parfois un espace, parfaitement équivalent, qui correspond plus aux notions intuitives. Une couleur peut être caractérisée par sa coloration ou « couleur » au sens du langage courant (jaune ou bleue, par exemple), sa pureté et son intensité. Ceci conduit au système teinte, saturation, valeur (TSV).

Les espaces précédents, et de nombreux autres, qui décrivent les couleurs des lumières (synthèse additive), ne sont pas adaptés à la description des couleurs réfléchies par un objet (synthèse soustractive)^{[réf. nécessaire]}. Dans ce cas, on ne part plus d'une référence noire (obscurité) mais d'une référence blanche (lumière maximale). Il est donc naturel d'utiliser des pigments qui soustraient du blanc les trois primaires précédentes, c'est-à-dire qui ajoutent les couleurs complémentaires cyan, magenta, jaune ; c'est le système CMJ^{[réf. nécessaire]}.

À ce stade, un problème pratique se pose : en synthèse additive, il est possible d'utiliser des lumières primaires assez pures, ce qui n'est pas possible en synthèse soustractive. Les gris et les noirs, en principe obtenus par un mélange de quantités équivalentes des couleurs primaires, sont traduits par des couleurs assez sales. Ce résultat conduit à remplacer la trichromie par la quadrichromie en ajoutant un pigment noir, ce qui définit le système CMJN^{[réf. nécessaire]}.

L'espace RVB est commode pour décrire les couleurs d'un écran d'ordinateur tandis que l'espace CMJN est bien adapté à l'impression. Aucun des deux ne convient néanmoins pour une description universelle des couleurs. La Commission internationale de l'éclairage (CIE) a étudié les problèmes liés à la description des couleurs telles que vues par l'Homme. Pour cela, la CIE s'est livrée à de nombreuses expériences de comparaisons de couleurs par un grand nombre d'observateurs regroupés statistiquement de manière à définir un observateur moyen.

Après les premières études qui ont porté sur la définition précise de l'espace CIE RGB, la CIE a défini l'espace de référence CIE XYZ où Y est la luminance obtenue en combinant les valeurs RGB. Il s’agit d’une luminance relative, une valeur de 1 correspondant à un illuminant. Les valeurs X et Z n’ont pas de luminance et déterminent la teinte à une luminance donnée. Cependant ces valeurs X et Z étant proportionnelles à la luminance, on préfère un diagramme xyY pour représenter les couleurs.

Ce système, qui a engendré un grand nombre de systèmes pratiques, souffre d'une imperfection : dans le diagramme de chromaticité CIE (x, y), les distances entre deux points voisins représentent mal les différences de perception par le cerveau humain. En particulier, les distances dans la zone des verts correspondent à des différences de perception plus faibles que celles qui sont associées aux mêmes distances pour les autres couleurs[4]. Cette remarque a conduit à définir l'espace YUV particulièrement utilisé en vidéo^{[réf. nécessaire]}. Y est la même luminance que précédemment mais les deux paramètres de chrominance sont choisis de manière à réduire la zone du plan réservée aux verts. Cet espace ne doit pas être confondu avec CIE L*u*v* supplanté par le système suivant^{[réf. nécessaire]}.

L'espace CIE L*a*b* diffère des précédents en ce sens qu'il se déduit de CIE xyY par des relations non-linéaires. Pour imiter la réponse de l'œil, le paramètre L est approximativement proportionnel à la racine cubique de la luminance Y. D'autre part, la zone utile du plan de chrominance fermée par une courbe en fer à cheval correspondant aux teintes pures et une droite correspondant aux pourpres est transformée en un carré rapporté à des axes qui vont du rouge au vert et du jaune au bleu^{[réf. nécessaire]}.

Le traitement informatique des images peut être choisi comme exemple. Les couleurs d'un écran d'ordinateur sont des couleurs de lumières, en général synthétisées à partir du rouge, du vert et du bleu, ce qui conduit naturellement à utiliser le système RVB. Pour une raison analogue, le système CMJN est adapté à la description des couleurs sur l'imprimante. Pour obtenir la meilleure cohérence possible, il faut passer par un espace de référence, indépendant des deux appareils, qui est généralement L*a*b*^{[réf. nécessaire]}.

Chaque appareil n'ayant qu'un gamut limité, celui-ci doit transmettre à l'espace de destination son profil, sous-espace de celui-ci. En règle générale les deux gamuts ne sont pas identiques. Un module de gestion de la couleur doit alors effectuer des approximations pour optimiser le résultat. Celles-ci dépendent de l'intention de rendu qui peut être soit perceptif, relatif, par saturation ou absolu.

Des sous-ensembles de l'espace RVB ont été définis pour répondre à des problèmes pratiques. sRGB est un espace proposé par HP et Microsoft en fonction des écrans les plus communs en informatique ; c'est l'espace de couleur standard pour l'affichage des images sur Internet mais il est trop étroit pour l'impression^{[réf. nécessaire]}. Adobe RGB a donc été conçu par Adobe pour optimiser les résultats des imprimantes.