La colorimétrie décrit et mesure la sensation colorée que perçoit un œil moyen, en fonction de la composition spectrale de la lumière qu'il reçoit.
Deux notions sont essentielles dans cette définition :
La sensibilité spectrale de l’œil (moyen), dont la représentation a été adoptée en 1924 par la Commission Internationale de l’Énergie, (C.I.E), sur la base de travaux statistiques. C'est la courbe de sensibilité spectrale ou efficacité lumineuse spectrale V(?) .
La composition spectrale du flux lumineux que l’œil humain n'est pas capable de jauger.
En effet, l’œil ne distingue que 3 sensations : la Teinte, sa Saturation et sa Luminosité.
D'où la normalisation de sources étalons A, B et C en 1931 par la C.I.E pour pouvoir élaborer les premiers modèles mathématiques d'espaces colorimétriques.
L'étalon A était une lampe à filament de Tungstène donné pour une température de couleur de 2848 k, corrigé à 2856 k en 1968.
L'étalon B simulait l'éclairage direct du soleil, à partir de la source A filtrée, pour une température de couleur de 4874 k.
L'étalon C simulait l'éclairage moyen du jour, toujours à partir de la source A filtrée, pour une température de couleur de 6774 k.
En 1963 a été normalisé l'étalon D65, simulant une lumière du jour de 6500 k.
En photographie, le standard lumière du jour choisit par l'industrie est le D55, pour 5500 k (température de couleur des films dits « lumière du jour »).
En imprimerie, c'est le D50, pour 5000 k.
En calibration écran pour la photographie, on utilisera le D55 ou D65, selon l'appréciation de chacun. Il est par ailleurs souhaitable d'installer un éclairage ambiant indirect de type lumière du jour, il en existe plusieurs modèles dans les ampoules actuelles.
Abordons maintenant les principaux modèles mathématiques d'espaces colorimétriques découlant de cette normalisation.
CIE RVB
Modèle mathématique à la base de la colorimétrie scientifique, défini en 1931 par la Commission Internationale de l’Énergie, (C.I.E).
Cet espace colorimétrique théorique est issu des travaux de Wright (1928-29) et de Guild (1931), chacun ayant déterminé des longueurs d'ondes précises pour ces 3 composantes spectrales afin de déterminer un modèle mathématique pour la représentation de l'ensemble des couleurs du spectre visible.
Valeurs spectrales RVB et détermination du blanc d'égale énergie E (blanc étalon) :
R = 700 nm (nanomètres)
V = 546,1 nm
B = 435,8 nm
La couleur du blanc d'égale énergie E (blanc étalon) est reconstitué par un nombre égal d'unité des 3 primaires.
L'inconvénient de ce système est qu'il faisait appel à des valeurs négatives pour la définition de certaines couleurs saturées, d'où la création du modèle XYZ.
CIE XYZ
Espace colorimétrique théorique défini en 1931 par la Commission Internationale de l’Énergie, (C.I.E), issu du modèle CIE RVB en se basant sur 3 postulats :
sortir du système de primaires RVB qui engendrait des valeurs négatives pour le définition mathématique de certaines couleurs saturés, donc utiliser un système de primaires imaginaires X, Y, Z
La luminance de l'ensemble sera égale à celle de la primaire Y , donc X et Z ont des luminances = 0
La couleur du blanc d'égale énergie E (blanc étalon) est reconstitué par un nombre égal d'unité des 3 primaires X,Y et Z.
Ainsi les valeurs ont pu être déterminées à partir des valeurs RVB
X = 2,7689 R + 1,7517 G + 1,1302 B
Y = R + 4,5907 G + 0,0601 B
Z = 0,0565 G + 5,5943 B
CIE xyY
Espace colorimétrique théorique dérivé directement du système CIE XYZ.
Ce système permet de définir les coordonnées trichromatiques d'une couleur.
X = X , y = Y , z = Z , avec x + y + z = 1
X+Y+Z X+Y+Z X+Y+Z
x et y vont donc définir la chrominance de la couleur, et la valeur absolue de Y sa luminance (luminosité).
CIE LAB
Espace colorimétrique théorique défini en 1976 par la Commission Internationale de l’Énergie, et issu du modèle Hunter Lab créé en 1948.
Il a une correspondance mathématique avec les premiers espaces définis en 1931, le RVB et XYZ et xyY.
L représente la luminosité, de 0 pour le noir à 100 pour le blanc
a définit une gamme de couleur sur un axe vert/rouge (vert = a négatif, rouge = a positif)
b définit une gamme de couleur sur un axe bleu/jaune (bleu = b négatif, jaune = b positif)
Son intérêt principal tient au fait qu'il est l'espace colorimétrique théorique qui imite le plus la perception des différences de couleur par l’œil humain.
L’œil est capable de séparer 1 unité de valeur sur l'échelle a ou b pour 5 unités de luminosité.
C'est l'espace colorimétrique théorique principal, qui est utilisé pour la caractérisation des outils de la chaîne graphique par des profils ICC, avec le CIE xyY.
On caractérise ces espaces colorimétriques mathématiques d'indépendants, en opposition aux espaces colorimétriques dits de travail qui, eux, sont dépendants des outils qui vont permettre de les exploiter.