Un espace colorimétrique est une organisation spécifique de couleurs. En combinaison avec le profilage physique des appareils, il permet des représentations reproductibles de la couleur, dans les représentations analogiques et numériques. Un espace colorimétrique peut être arbitraire, avec des couleurs particulières attribuées à un ensemble d’échantillons de couleurs physiques et des noms ou numéros attribués correspondants, comme avec la collection Pantone, ou structurés mathématiquement, comme avec NCS System, Adobe RGB ou sRGB. Un modèle de couleur est un modèle mathématique abstrait décrivant la façon dont les couleurs peuvent être représentées sous forme de tuples de nombres (par exemple triples en RVB ou quadruples en CMJN); cependant, un modèle de couleur sans fonction de mappage associée à un espace de couleur absolu est un système de couleurs plus ou moins arbitraire sans connexion à un système d’interprétation des couleurs compris globalement. L’ajout d’une fonction de mappage spécifique entre un modèle de couleur et un espace de couleur de référence crée dans l’espace de couleur de référence une «empreinte» définie, appelée gamme, et définit un espace de couleur pour un modèle de couleur donné. Par exemple, Adobe RGB et sRGB sont deux espaces de couleurs absolus différents, tous deux basés sur le modèle de couleurs RVB. Lors de la définition d’un espace colorimétrique, la norme de référence habituelle est les espaces colorimétriques CIELAB ou CIEXYZ, qui ont été spécifiquement conçus pour englober toutes les couleurs que l’humain moyen peut voir.

Puisque « l’espace colorimétrique » identifie une combinaison particulière du modèle de couleur et de la fonction de mappage, le mot est souvent utilisé de manière informelle pour identifier un modèle de couleur. Cependant, même si l’identification d’un espace colorimétrique identifie automatiquement le modèle de couleur associé, une telle utilisation est incorrecte au sens strict. Par exemple, bien que plusieurs espaces colorimétriques spécifiques soient basés sur le modèle de couleurs RVB, il n’existe pas d’espace colorimétrique RVB singulier.

Histoire
En 1802, Thomas Young a postulé l’existence de trois types de photorécepteurs (maintenant connus sous le nom de cellules coniques) dans l’œil, chacun étant sensible à une gamme particulière de lumière visible. Hermann von Helmholtz développa la théorie de Young-Helmholtz en 1850: les trois types de photorécepteurs coniques pouvaient être classés en court-préférant (bleu), moyen-préférant (vert) et long-préférant (rouge), selon leur réponse aux longueurs d’onde de la lumière frappant la rétine. Les forces relatives des signaux détectés par les trois types de cônes sont interprétées par le cerveau comme une couleur visible. Mais il n’est pas clair qu’ils aient pensé aux couleurs comme étant des points dans l’espace des couleurs.

Le concept d’espace colorimétrique était probablement dû à Hermann Grassmann, qui l’a développé en deux étapes. D’abord, il a développé l’idée de l’espace vectoriel, qui permettait la représentation algébrique des concepts géométriques dans l’espace {\ displaystyle n} à n dimensions. Fearnley-Sander (1979) décrit la base de l’algèbre linéaire de Grassmann comme suit:

 » La définition d’un espace linéaire (espace vectoriel) … est devenue largement connue vers 1920, quand Hermann Weyl et d’autres ont publié des définitions formelles. En fait, une telle définition avait été donnée trente ans auparavant par Peano, qui connaissait parfaitement le travail mathématique de Grassmann. Grassmann n’a pas donné une définition formelle — la langue n’était pas disponible — mais il ne fait aucun doute qu’il avait le concept.  »
Avec ce contexte conceptuel, en 1853, Grassmann a publié une théorie de la façon dont les couleurs se mélangent; elle et ses trois lois de couleur sont toujours enseignées, comme la loi de Grassmann.

 » Comme l’a noté Grassmann d’abord … l’ensemble de la lumière a la structure d’un cône dans l’espace linéaire infini-dimensionnel. Par conséquent, un ensemble de quotients (par rapport au métamérisme) du cône de lumière hérite de la structure conique, ce qui permet de représenter la couleur comme un cône convexe dans l’espace linéaire 3 D, appelé cône de couleur.  »
Exemples

Les couleurs peuvent être créées en imprimant avec des espaces colorimétriques basés sur le modèle de couleurs CMJN, en utilisant les couleurs primaires soustractives du pigment (cyan (C), magenta (M), jaune (Y) et noir (K)). Pour créer une représentation tridimensionnelle d’un espace colorimétrique donné, nous pouvons affecter la quantité de couleur magenta à l’axe X de la représentation, la quantité de cyan à son axe Y et la quantité de jaune à son axe Z. L’espace 3D résultant fournit une position unique pour toutes les couleurs possibles qui peuvent être créées en combinant ces trois pigments.

Les couleurs peuvent être créées sur des écrans d’ordinateur avec des espaces colorimétriques basés sur le modèle de couleurs RVB, en utilisant les couleurs primaires additives (rouge, vert et bleu). Une représentation tridimensionnelle attribuerait chacune des trois couleurs aux axes X, Y et Z. Notez que les couleurs générées sur un moniteur donné seront limitées par le support de reproduction, tel que le luminophore (dans un moniteur CRT) ou les filtres et le rétro-éclairage (moniteur LCD).

Une autre façon de créer des couleurs sur un moniteur est avec un espace de couleur HSL ou HSV, basé sur la teinte, la saturation, la luminosité (valeur / luminosité). Avec un tel espace, les variables sont affectées à des coordonnées cylindriques.

De nombreux espaces de couleur peuvent être représentés comme des valeurs tridimensionnelles de cette manière, mais certains ont plus ou moins de dimensions, et certains, comme Pantone, ne peuvent pas être représentés de cette manière.

Conversion
La conversion de l’espace colorimétrique est la traduction de la représentation d’une couleur d’une base à l’autre. Cela se produit typiquement dans le contexte de la conversion d’une image qui est représentée dans un espace de couleur vers un autre espace de couleur, le but étant de rendre l’image traduite aussi similaire que possible à l’original.

Densité RVB
Le modèle de couleur RVB est implémenté de différentes manières, en fonction des capacités du système utilisé. De loin, l’incarnation d’usage général la plus courante à partir de 2006 est l’implémentation en 24 bits, avec 8 bits, soit 256 niveaux discrets de couleur par canal. Tout espace colorimétrique basé sur un tel modèle RVB 24 bits est donc limité à une plage de 256 × 256 × 256 × 16,7 millions de couleurs. Certaines implémentations utilisent 16 bits par composant pour un total de 48 bits, ce qui donne la même gamme avec un plus grand nombre de couleurs distinctes. Ceci est particulièrement important lorsque vous travaillez avec des espaces colorimétriques à gamme étendue (où la plupart des couleurs les plus courantes sont situées relativement proches les unes des autres) ou lorsqu’un grand nombre d’algorithmes de filtrage numérique sont utilisés consécutivement. Le même principe s’applique pour tout espace de couleur basé sur le même modèle de couleur, mais implémenté dans différentes profondeurs de bits.

Listes
L’espace colorimétrique CIE 1931 XYZ a été l’une des premières tentatives pour produire un espace colorimétrique basé sur des mesures de perception de la couleur humaine (James Clerk Maxwell, König & Dieterici et Abney à l’Imperial College). d’autres espaces de couleur. L’espace colorimétrique CIERGB est un compagnon linéaire de CIE XYZ. Des dérivés supplémentaires de CIE XYZ comprennent le CIELUV, le CIEUVW et le CIELAB.

Générique
RVB utilise le mélange de couleurs additif, car il décrit le type de lumière qui doit être émis pour produire une couleur donnée. RVB stocke des valeurs individuelles pour le rouge, le vert et le bleu. RGBA est RVB avec un canal supplémentaire, alpha, pour indiquer la transparence.

Les espaces de couleurs communs basés sur le modèle RVB incluent sRVB, Adobe RVB, ProPhoto RVB, scRGB et CIE RVB.

CMJN utilise le mélange de couleurs soustractif utilisé dans le processus d’impression, car il décrit le type d’encre à appliquer pour que la lumière réfléchie par le substrat et à travers les encres produise une couleur donnée. On commence avec un substrat blanc (toile, page, etc.), et utilise l’encre pour soustraire la couleur du blanc pour créer une image. CMJN stocke les valeurs d’encre pour le cyan, le magenta, le jaune et le noir. Il existe de nombreux espaces colorimétriques CMJN pour différents ensembles d’encres, de substrats et de caractéristiques de presse (qui modifient le gain de points ou la fonction de transfert pour chaque encre et modifient ainsi l’apparence).

YIQ était autrefois utilisé dans NTSC (Amérique du Nord, Japon et ailleurs) des émissions de télévision pour des raisons historiques. Ce système stocke une valeur de luminance à peu près analogue à (et parfois incorrectement identifiée comme) luminance, avec deux valeurs de chrominance comme représentations approximatives des quantités relatives de bleu et de rouge dans la couleur. Il est similaire au système YUV utilisé dans la plupart des systèmes de capture vidéo et en PAL (Australie, Europe, sauf France, qui utilise SECAM), sauf que l’espace colorimétrique YIQ est pivoté de 33 ° par rapport à l’espace colorimétrique YUV et la couleur les axes sont permutés. Le schéma YDbDr utilisé par la télévision SECAM est tourné d’une autre manière.

YPbPr est une version à l’échelle de YUV. Il est le plus souvent vu sous sa forme numérique, YCbCr, largement utilisé dans les systèmes de compression vidéo et d’image tels que MPEG et JPEG.

xvYCC est une nouvelle norme internationale d’espace de couleur vidéo numérique publiée par la CEI (IEC 6 1966-2-4 ). Il est basé sur les normes ITU BT.601 et BT.709 mais étend la gamme au-delà des primaires R / G / B spécifiées dans ces normes.

Le HSV (teinte, saturation, valeur), aussi appelé HSB (teinte, saturation, luminosité) est souvent utilisé par les artistes car il est souvent plus naturel de penser à une couleur en termes de teinte et de saturation qu’en couleur additive ou soustractive. Composants. HSV est une transformation d’un espace colorimétrique RVB, et ses composantes et colorimétrie sont relatives à l’espace colorimétrique RVB à partir duquel il a été dérivé.

La TSL (teinte, saturation, luminosité / luminance), également appelée HLS ou HSI (teinte, saturation, intensité) est assez similaire à HSV, avec « légèreté » remplaçant « brillance ». La différence est que la luminosité d’une couleur pure est égale à la luminosité du blanc, tandis que la luminosité d’une couleur pure est égale à la légèreté d’un gris moyen.

Commercial
Système de couleurs Munsell
Pantone Matching System (PMS)
Système de couleur naturel (NCS)

But spécial
L’espace RG Chromaticity est utilisé dans les applications de vision par ordinateur. Il montre la couleur de la lumière (rouge, jaune, vert, etc.), mais pas son intensité (sombre, lumineux).
L’espace colorimétrique TSL (Teinte, Saturation et Luminance) est utilisé dans la détection de visage.

Obsolète
Les premiers espaces colorimétriques avaient deux composantes. Ils ont largement ignoré la lumière bleue parce que la complexité ajoutée d’un processus à trois composantes ne procurait qu’une augmentation marginale de la fidélité par rapport au saut de la couleur monochrome à la couleur à deux composantes.

RG pour les premiers films Technicolor
RGK pour l’impression couleur précoce
Espace de couleur absolu
En science des couleurs, il y a deux significations du terme espace de couleur absolu:

Un espace de couleur dans lequel la différence de perception entre les couleurs est directement liée aux distances entre les couleurs, représentées par des points dans l’espace des couleurs.
Un espace colorimétrique dans lequel les couleurs sont sans ambiguïté, c’est-à-dire où les interprétations des couleurs dans l’espace sont colorimétriquement définies sans référence à des facteurs externes.
Dans cet article, nous nous concentrons sur la deuxième définition.

CIEXYZ, sRGB et ICtCp sont des exemples d’espaces colorimétriques absolus, par opposition à un espace colorimétrique RVB générique.

Un espace de couleur non absolu peut être rendu absolu en définissant sa relation avec les grandeurs colorimétriques absolues. Par exemple, si les couleurs rouge, vert et bleu d’un moniteur sont mesurées exactement, avec les autres propriétés du moniteur, les valeurs RVB sur ce moniteur peuvent être considérées comme absolues. Le L * a * b * est parfois considéré comme absolu, mais il a également besoin d’une spécification de point blanc pour le faire.

Un moyen populaire de transformer un espace colorimétrique RVB en une couleur absolue consiste à définir un profil ICC contenant les attributs du RVB. Ce n’est pas le seul moyen d’exprimer une couleur absolue, mais c’est la norme dans de nombreuses industries. Les couleurs RVB définies par des profils largement acceptés incluent sRGB et Adobe RGB. Le processus d’ajout d’un profil ICC à un graphique ou un document est parfois appelé marquage ou incorporation; le marquage marque donc la signification absolue des couleurs dans ce graphique ou ce document.

Conversion
Une couleur dans un espace de couleur absolue peut être convertie en un autre espace de couleur absolu, et inversement, en général; Cependant, certains espaces colorimétriques peuvent avoir des limitations de la gamme, et la conversion des couleurs situées en dehors de cette gamme ne produira pas de résultats corrects. Il y a aussi des erreurs d’arrondi, surtout si la gamme populaire de seulement 256 valeurs distinctes par composant (couleur de 8 bits) est utilisée.

Une partie de la définition d’un espace de couleur absolue est les conditions d’observation. La même couleur, vue sous différentes conditions d’éclairage naturel ou artificiel, sera différente. Ceux qui sont impliqués professionnellement dans la correspondance des couleurs peuvent utiliser des salles d’exposition éclairées par un éclairage standardisé.

Il existe parfois des règles précises pour la conversion entre espaces de couleur non absolus. Par exemple, les espaces HSL et HSV sont définis comme des mappages de RVB. Les deux sont non absolus, mais la conversion entre eux devrait maintenir la même couleur. Cependant, en général, la conversion entre deux espaces de couleur non absolus (par exemple, RVB en CMJN) ou entre espaces de couleur absolus et non absolus (par exemple, RVB à L * a * b *) est presque un concept dénué de sens.

Espaces arbitraires
Une méthode différente de définition des espaces de couleurs absolus est familière à de nombreux consommateurs comme la carte de nuance, utilisée pour sélectionner la peinture, les tissus et similaires. C’est une façon d’accepter une couleur entre deux parties. Une méthode plus standardisée de définition des couleurs absolues est le Pantone Matching System, un système propriétaire qui inclut des cartes de nuances et des recettes que les imprimeurs commerciaux peuvent utiliser pour faire des encres de couleur particulière.