Rod
Dieu Tchatcheur
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 | | Sujet: Gestion de la couleur : espaces couleurs, calibrage et profils ICC Jeu 27 Mai 2010, 12:47 | |
| La couleur telle que nous la voyons lorsqu’on prend une photo est le résultat des capacités de notre œil à les distinguer suivi d’un traitement important par notre cerveau. Et notre cerveau voit bien qu’il y a une différence entre les couleurs que nous avons vu et celles qui s’affichent à notre écran ou à la sortie de l’imprimante. Pourquoi cette différence existe-t-elle ? Comment peut on tenter de réduire cette différence ?Je vous transmets ici ce que j’en ai compris de manière certainement pas exhaustive ni approfondie voire extraordinairement précise mais elle vous permettra j’espère d’en comprendre un peu plus.La couleur et nos yeux
A son point de départ notre système visuel (la rétine) comporte trois types de cellules pouvant coder les couleurs (sauf en périphérie). Ces cellules (appelés cônes) sont décrites classiquement selon le type de couleurs auxquelles elles sont particulièrement sensibles. Certaines sont plus sensibles au bleu, d’autres au rouge et d’autres au vert. Les initiales de ces couleurs vous disent certainement quelque chose : RVB. Notre vision est trichromique (sauf certaines personnes porteuses de mutations qui peuvent ne pas percevoir certaines couleurs ou qui au contraire ont un « canal » supplémentaire ils ont alors une vision tétrachromique –quatre couleurs-)
Et le jaune ? Il se trouve que lorsque les cellules sensibles au vert et celles au rouge réagissent simultanément à un rayon lumineux donné (sans que celles sensibles au bleu réagissent), notre cerveau voit du jaune (orange selon les proportions). Cela ne veut pas dire qu’il faut du rouge et du vert pour du jaune mais que les cônes qui répondent au rouge et ceux qui répondent au vert répondent tous deux au jaune.
Et les variations des teintes ? Bon, en fait si les cônes sont particulièrement sensibles à certaines couleurs ils n’en sont pas pour autant insensibles à certaines autres :
Les cônes R sont sensibles au rouge, à l’orange et au jaune, un peu moins au vert, et un peu au violet. Ils ne sont pas sensibles au bleu.
Les cônes V sont moins sensibles au rouge, sensibles au jaune, mais plus au vert.
Les cônes B sont sensibles au bleu et au violet.
Le système visuel et complexe alors promis je ne vous fait pas du bla-bla sur ce point. Ce qu’il faut juste avoir en tête peut-être c’est que la capacité des neurones à traiter l’intensité du signal et sa fréquence, les connexions entre les neurones et surtout le traitement effectué par les différentes parties du cortex visuel font le reste et cela nous permet de distinguer des millions de couleurs (en autres).
Cet ensemble de couleurs est le gamut (1) de notre vision, c'est-à-dire l’étendue de ce que l’humain peut percevoir (avec ses variations individuelles), l’espace des couleurs visibles.
Les industriels sont donc partis de ces connaissances obtenues chez les être vivants pour créer le système ou l’espace RVB (Rouge-Vert-Bleu ou RGB en angl. pour red-green-blue).
L’appareil photo numérique et les couleurs
Le capteur recueille des données analogiques : les rayons lumineux que renvoient la scène qu’on photographie vont traverser l’objectif et au niveau du capteur traverse le filtre passe-bas, puis des lentilles vont faire converger les rayons vers les photosites en passant par un filtre de Bayer qui fait le tri des rayons selon qu’ils soient Rouges, Verts ou Bleus (il existe d’autres types de capteurs mais je réduis aux plus courants dont le nôtre).
Aux photosites les rayons vont être transformés en un signal électrique. Ces signaux vont être numérisées pour chaque pixel. Ce signal numérisé brut est le signal RAW du capteur. Il a son propre espace RVB, ou gamut, qui est plus ou moins étendu (et autres caractéristiques dépendant de l’appareil et son optique) mais tout de même proche de la scène perçue.
On ne peut pas lire tel quel le fichier RAW ainsi obtenu, c’est une image totalement virtuelle qu’il faut « décoder ». Les données doivent être traitées soit par l’appareil (photo en jpeg directement de l’appareil) soit par une application externe.
Lors de leur traitement les valeurs RVB de ce signal sont calculées pour chaque pixel. On va attribuer une valeur pour chaque canal à chaque pixel en utilisant le système binaire (bits (2)). Un élément (pixel) aura ainsi tel niveau de Rouge, tel autre niveau de Vert et tel autre encore de Bleu (2). De ce traitement est issu le fichier jpeg (compressé avec destruction).
Ces traitements sont issus de calculs différents selon les appareils ou même selon les applications utilisés.
En tenant compte des possibilités des écrans et des imprimantes à un moment donné de l’histoire de la technologie digitale et dans le but de normaliser les traitements effectués les espaces couleurs sRGB et Adobe RGB se sont imposés sur nos ordinateurs. Ces espaces couleur ont un gamut différent de notre vision ou encore de celui des fichiers RAW. Ils sont en particulier plus petits et le sRVB est le plus petit des deux.
Mais en tant que norme ils sont facilement reconnus par les logiciels lorsqu’ils doivent ouvrir un fichier, on les retrouve dans la plupart si ce n’est pas tous les APN. De plus, le sRVB étant petit il peut s’afficher sur les écrans même les plus bas de gamme (entendez au gamut restreint) sans avoir à faire quoi que ce soit.
Le problème qui se pose
Le problème est que votre appareil photo, votre écran et votre imprimante ont des gamuts différents. Encore plus fort, votre imprimante travaille dans un espace CMJN (cyan-magenta-jaune-noir) donc pas du RVB ! Ces espaces couleurs sont dépendants des machines car vous vous en doutez la progression des différentes technologies (photo, écrans, ordinateurs, imprimantes…) s’est faite rapidement et indépendamment, et se mettre d’accord sur des normes est toujours un problème entre constructeurs. Si vous voulez que les couleurs restent les mêmes d’un bout à l’autre de votre production il faut gérer les couleurs ; faire en sorte que les couleurs se correspondent au mieux de la prise de vue à l’impression en passant par l’écran.
Le mieux placé pour opérer cette gestion dans la chaîne de production est votre ordinateur. Il a un module de gestion de la couleur (CMM ; color managment) qui fera office de traducteur entre les périphériques.
Il va traduire les espaces entre eux avec un intermédiaire qui est un espace virtuel appelé espace LAB (3). Machine A/ espace « a » > ordi-CMM traduit « a » en LAB puis en « b » > machine B avec espace « b ». Pourquoi cet espace LAB? Cet espace est perceptif et très large indépendant des appareils (très proche d’une vision humaine normalisée), c’est une sorte d’espace de référence, une norme recommandée par l’Interantional Color Consortium (ICC). Vous avez déjà croisé ce sigle quelque part lorsqu’on parle de profil d’un appareil on parle de profil ICC. Parlons-en maintenant vous allez mieux saisir ce qui précède.
Calibrage et profil
Pour que la traduction soit la plus fidèle possible il faut que chaque élément de la chaîne soit caractérisé. Autrement dit il faut que le traducteur connaisse la langue ou du moins les correspondances entre les « mots » en occurrence les couleurs d’une machine à l’autre.
Si vous partez d’un espace type sRVB ou Adobe RVB la traduction est faite facilement car le CMM connaît bien les caractéristiques de ces espaces couleur et les logiciels de traitement (comme Photoshop) aussi. Mais votre écran à des limites, celles que le constructeur lui a donné. Pour que les modifications que vous apportez en fonction de ce que vous voyez à l’écran se fassent correctement il faut caractériser votre écran. Pour cela on va l’étalonner (ou le calibrer c’est pareil). Ce calibrage consiste à établir le « dictionnaire » qui permet de traduire l’espace couleur (le gamut RVB) de votre écran en espace LAB. Une sonde et le logiciel qui l’accompagne va mesurer les données affichées à l’écran sur une gamme de couleurs connues pour trouver ses correspondants en espace LAB. Ce travail de comparaison entre ce qui est affiché à l’écran et ce que le logiciel a soumis à votre ordinateur à partir de couleurs LAB cherchera à identifier les différences et à établir ce qui est le plus proche comme traduction. Ce « dictionnaire » (les caractéristiques de l’écran) va être sauvegardé sous la forme d’un profil ; le profil ICC de l’écran. Ainsi lorsque vous afficherez une photo à l’écran le CMM utilisera ce profil pour afficher les couleurs les plus proches de celles de l’espace de votre photo (4).
A ce point vous comprenez que plus l’écran à la possibilité d’avoir un espace étendu plus le traitement des images sera bon (d’où le prix de certains écrans). En effet vous verrez mieux les subtilités des couleurs, des blancs et des noirs. Vous comprenez aussi qu’en travaillant en mode Adobe RVB sur l’appareil et en RAW les espaces couleurs étant très étendus les traductions seront moins approximatives. En mode sRVB, l’espace étant très petit et compris dans l’espace de n’importe quel écran, tous les écrans pourront afficher correctement les couleurs même sans profilage mais pour les subtilités il faudra repasser et je ne parle pas de l’impression. Enfin si parlons-en…
Les imprimantes travaillent couramment avec un espace CMJN. Il vous paraît maintenant évident que pour imprimer des couleurs fidèles à la prise de vue et au traitement effectué il faut calibrer également l’imprimante. Des sondes existent pour cela et qui permettent en imprimant des chartes et prenant des mesures sur ces impressions d’établir un profil ICC. Mais là ou cela se complique c’est que ce profil dépend de l’encre et du papier utilisés. Vous doutez les couleurs ne sont pas les mêmes selon les pigments utilisé pour les encres et selon l’absorption ou la brillance du papier. Heureusement les fabricants de papier photo et d’encre de marque mettent désormais à disposition des profils sur leur site pour effectuer cette opération de profilage (caractérisation de l’espace couleur). Les imprimeurs de photo peuvent aussi vous fournir leur profil.
En profil sRVB il n’y a pas de souci l’impression est facile car les couleurs étant peu nombreuses toutes les imprimantes le feront même sans profilage d’où cette impression de fidélité des couleurs de l’appareil à l’imprimante même sur ne borne dans le magasin trucmuche. Mais encore une fois vous perdez les subtilités.
Conclusion
Je crois que nous avons le choix de faire des photos de différentes manières, mais il faut savoir un peu ce que l’on fait ou que l’on ne fait pas pour pouvoir choisir. Il n’y a rien à critiquer dans le travail en tel ou tel mode mais à mon avis il faut juste connaître les tenants et les aboutissants de chaque méthode. Ce à quoi on destine les photos aujourd’hui et plus tard détermine ce choix.
(1) Le terme gamut vient d’un terme de musique ou « gama » était la première note et « ut » la dernière.
(2) En informatique on fonctionne selon un système binaire (codage par deux éléments 0 et 1). Un bit permet de coder 4 états (22) pour un canal : 00, 01, 10, ou 11. Cela fait juste pour chaque canal mais heureusement on travaille avec plus que un seul bit. En 8 bits par exemple on 256 (=28) possibilités (de 0 à 255) : 000, 001, 011, 111, 100, 101…). Et comme il y a 3 canaux (R, V et B) cela fait 24 bits et des millions de possibilités de couleurs
Dans une machine il faut coder les couleurs selon des canaux disponibles. Pour chaque canal on peut attribuer une valeur allant de 0 à 255 (2) selon leur niveau ou puissance. Pour les couleurs primaires on a ainsi le Bleu R0, V0, B255 ; le Rouge R255, V0, B0 et le Vert R0, V255, B0. Le noir est à R0, V0 et B0 et le blanc à R255, V255 et B255. Le jaune sera, comme on l’a vu R255, V255 et B0. Le gris à 50% sera à R128, V128 et B128. Bon vous voyez le truc !
(3) CIE LAB en fait ; Commission Internationale de l’Eclairage ; les lettre L, A et B représentent des axes d’un graphique décrivant l’espace en 3D
(4) Notez que les couleurs de l’écran dépendent de l’éclairage ambiant et de l’échauffement du retroéclairage. Il est important de maintenir ces facteurs constants (laisser l’écran chauffer et ne pas changer l’éclairage de la pièce constamment lors du traitement des photos. Par ailleurs l’écran vieillit aussi donc il faut le calibrer régulièrement.
Remarque : Les appareils photo peuvent aussi subir un calibrage mais cela est surtout intéressant en studio où on contrôle la lumière car à l’extérieur il faudrait changer le profil à chaque fois que les conditions d’éclairage changent.
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