La coloration, la saturation et la saturation sont des attributs de la couleur perçue en relation avec l’intensité chromatique. Comme défini formellement par la Commission Internationale de l’Illumination (CIE), ils décrivent respectivement trois aspects différents de l’intensité chromatique, mais les termes sont souvent utilisés de manière lâche et interchangeable dans des contextes où ces aspects ne sont pas clairement distingués.

La coloration est «l’attribut d’une perception visuelle selon laquelle la couleur perçue d’une zone apparaît plus ou moins chromatique». Une note accompagnant cette définition implique en effet que la perception de la couleur évoquée par un objet dépend non seulement de sa réflectance spectrale mais aussi de la force de l’éclairage, et augmente avec ce dernier à moins que la luminosité soit très élevée.

La chrominance est le «coloris d’une zone considérée comme une proportion de la luminosité d’une zone éclairée de la même manière qui apparaît blanche ou très émettrice». Une note accompagnant cette définition implique qu’un objet avec une réflectance spectrale donnée présente une saturation à peu près constante pour tous les niveaux d’éclairement, sauf si la luminosité est très élevée. Ainsi, si un objet uniformément coloré est éclairé de manière inégale, il présentera généralement une plus grande coloration là où il est le plus fortement éclairé, mais sera perçu comme ayant la même chrominance sur toute sa surface. Alors que la couleur est un attribut de la couleur de la lumière réfléchie par différentes parties de l’objet, la chrominance est un attribut de la couleur considérée comme appartenant à l’objet lui-même (appelé couleur de l’objet), et décrit la différence la luminosité d’une telle couleur d’objet semble être.

La saturation est le «coloris d’une zone jugée en proportion de sa luminosité», qui est en effet l’absence perçue de blancheur de la lumière provenant de la zone. Une note accompagnant cette définition indique qu’un objet avec une réflectance spectrale donnée présente une saturation à peu près constante pour tous les niveaux d’éclairement, sauf si la luminosité est très élevée. Puisque la chromaticité et la légèreté d’un objet sont sa couleur et sa luminosité jugées en proportion de la même chose (« la luminosité d’une zone éclairée de façon similaire qui apparaît blanche ou très transmettante »), la saturation de la lumière provenant de cet objet le chroma de l’objet jugé proportionnellement à sa légèreté. Sur une page de nuance Munsell, les lignes de saturation uniforme ont donc tendance à rayonner à proximité du point noir, alors que les lignes de chrominance uniforme sont verticales.

Comme la couleur, la saturation et la saturation sont définies comme attributs de la perception, elles ne peuvent être mesurées physiquement en tant que telles, mais elles peuvent être quantifiées par rapport aux échelles psychométriques censées être perceptuellement égales, par exemple les échelles chromatiques du système Munsell.

Saturation
La saturation est l’une des trois coordonnées des espaces couleur HSL et HSV.

La saturation d’une couleur est déterminée par une combinaison de l’intensité de la lumière et de sa répartition dans le spectre des différentes longueurs d’onde. La couleur la plus pure (la plus saturée) est obtenue en utilisant une seule longueur d’onde à haute intensité, comme dans la lumière laser. Si l’intensité diminue, la saturation diminue. Pour désaturer une couleur d’intensité donnée dans un système soustractif (comme l’aquarelle), on peut ajouter du blanc, du noir, du gris ou le complément de teinte.

Différents corrélats de saturation suivent.

CIELUV
La chrominance normalisée par la légèreté:

où (u’n, v’n) est la chromaticité du point blanc, et la chrominance est définie ci-dessous.

Par analogie, dans CIELAB cela donnerait:

Le CIE n’a pas formellement recommandé cette équation puisque le CIELAB n’a pas de diagramme de chromaticité, et cette définition manque donc de corrélation directe avec les concepts de saturation plus anciens. Néanmoins, cette équation fournit un prédicteur raisonnable de la saturation, et démontre que le réglage de la luminosité dans CIELAB tout en maintenant (a *, b *) fixe affecte la saturation.

Mais la formule suivante est en accord avec la perception humaine de la saturation: La formule proposée par Eva Lübbe est en accord avec la définition verbale de Manfred Richter: La saturation est la proportion de couleur chromatique pure dans la sensation de couleur totale.

où Sab est la saturation, L * la luminosité et C * ab est la chrominance de la couleur.

CIECAM02
La racine carrée de la couleur divisé par la luminosité:

Cette définition est inspirée par un travail expérimental réalisé dans l’intention de remédier à la mauvaise performance de CIECAM97s. M est proportionnel à la chrominance C (M = CFL0.25), ainsi la définition de CIECAM02 présente une certaine similitude avec la définition de CIELUV. Une différence importante est que le modèle CIECAM02 tient compte des conditions d’observation à travers le paramètre FL.

Pureté d’excitation
La pureté d’excitation (pureté courte) d’un stimulus est la différence entre le point blanc de l’illuminant et le point le plus éloigné du diagramme de chromaticité avec la même teinte (longueur d’onde dominante pour les sources monochromatiques); en utilisant l’espace colorimétrique CIE 1931:

où (xn, yn) est la chromaticité du point blanc et (xI, yI) est le point sur le périmètre dont le segment de ligne au point blanc contient la chromaticité du stimulus. Des espaces de couleur différents, tels que CIELAB ou CIELUV, peuvent être utilisés et donneront des résultats différents.

Chroma dans les espaces couleur CIE 1976 L * a * b * et L * u * v *
La définition naïve de la saturation ne précise pas sa fonction de réponse. Dans les espaces colorimétriques CIE XYZ et RGB, la saturation est définie en termes de mélange additif des couleurs, et a la propriété d’être proportionnelle à toute échelle centrée sur le blanc ou l’illuminant blanc. Cependant, les deux espaces de couleur sont non linéaires en termes de différences de couleur perçues psychovisuellement. Il est également possible – et parfois souhaitable – de définir une quantité de type saturation qui est linéarisée en terme de perception psychovisuelle.

Dans les espaces colorimétriques CIE 1976 L * a * b * et L * u * v *, la chrominance non normalisée est la composante radiale de la représentation cylindrique CIE L * C * h (légèreté, chrominance, teinte) du L * a * b * et L * u * v * espaces de couleur, également appelés CIE L * C * h (a * b *) ou CIE L * C * h pour faire court, et CIE L * C * h (u * v * ). La transformation de (a *, b *) en (C * ab, hab) est donnée par:

et de manière analogue pour CIE L * C * h (u * v *).

La chrominance dans les coordonnées CIE L * C * h (a * b *) et CIE L * C * h (u * v *) a l’avantage d’être plus psychovisuellement linéaire, mais elles sont non linéaires en termes de composante linéaire mélange de couleurs. Par conséquent, la chrominance dans les espaces colorimétriques CIE 1976 L * a * b * et L * u * v * est très différente du sens traditionnel de «saturation».

Chroma dans les modèles d’apparence de couleur
Une autre méthode, psychovisuellement encore plus précise, mais aussi plus complexe pour obtenir ou spécifier la saturation consiste à utiliser un modèle d’apparence de couleur. Ici, le paramètre d’apparence de couleur de chrominance peut (en fonction du modèle d’apparence de couleur) être entrelacé avec, par ex. la luminosité physique de l’éclairage ou les caractéristiques de la surface émettrice / réfléchissante, qui est plus sensible psychovisuellement.