Couleurs : rendu et lumière colorée

Introduction

Vu la définition de la couleur détaillée sur la page théorique, l'étude de la performance peut être scindée en deux parties :
- d'une part dans le rendu des couleurs des objets éclairés
- d'autre part dans la production de couleur

Rendu des couleurs (voir IRC) : cas de la lumière blanche

Voir le monde qui nous entoure dans sa couleur naturelle paraît une évidence. Pourtant, cette couleur provient soit d'une source naturelle - qui sert d'ailleurs de référence - soit d'une source artificielle qui dans ce cas doit avoir été étudiée pour bien rendre les couleurs.

En effet, comme étudié dans la page théorique, le blanc peut être généré par des spectres électromagnétiques très variés et ne présentant pas les mêmes intensités suivant les longueurs d'ondes, voir ci-dessous de nombreux exemples.

Spectre électromagnétique de différentes sources

Attention, les représentations ci-dessous ne sont que des exemples de lampes particulières : pour un même type de source et suivant ses caractéristiques (température de couleur proximale et IRC notamment) les variations peuvent être sensibles.

Spectre incandescence Incandescence
Spectre halogène Halogène
Spectre tube fluorescent Fluorescence 1
Spectre flucompactes Fluorescence 2
Spectre iodures métalliques Iodures métalliques
Spectre sodium haute pression Sodium haute pression
Spectre sodium basse pression Sodium basse pression
Spectre LED 830 LED 830
(Blanc chaud)
Spectre LED 840 LED 840
(Blanc froid)

Comme il a été vu dans la page théorique, la couleur est une perception d'un objet sous un certain éclairage. Cette définition rend la notion de couleur subtile car :
- d'une part il est nécessaire que les longueurs d'onde réfléchies par l'objet soient présentes dans la lumière qui éclaire ledit objet
- d'autre part, pour une même perception de couleur de lumière, il n'est pas possible de connaître la composition du spectre électromagnétique (donc les longueurs d'ondes présentes), voir les exemples ci-dessus et la notion de métamérisme.

Important Une couleur d'un objet ne peut être rendue par un éclairage que si elle est présente dans cet éclairage. Autrement dit, un objet vert ne pourrait apparaître vert que si le vert est présent dans la lumière qui l'éclaire, voir schéma.

La principale conséquence de ceci est que pour avoir un bon rendu des couleurs, il est essentiel que la source de lumière ait un spectre le plus continu et homogène possible, ce qui est le cas naturellement pour les lampes de type incandescence (donc également halogène). Les lampes de type luminescent (lampes à décharge et LED/OLED) émettent quant à elles de la lumière blanche de manière discontinue voire monochromatique : il est donc important de combler les manques du spectre sous peine d'avoir un très mauvais rendu, au moins pour certaines couleurs.

Ceci est réalisé par exemple pour les sources fluorescentes par l'addition de différentes poudres fluorescentes (plus il y en a, plus le spectre est continu) et pour les LED par la présence de phosphore. Certaines sources comme les lampes au sodium basse pression (qui correspondent à l’éclairage orangé très présent dans les vieux tunnels) ne sont pas traitées dans ce sens et restent donc avec un spectre incomplet : le rendu est alors très mauvais pour certaines couleurs comme le vert pour l'exemple des lampes au sodium basse pression.

ImportantPlus le spectre de la source est continu et homogène, meilleur sera le rendu des couleurs. Autrement dit, si certaines longueurs d'onde ne sont pas présentes dans le spectre d'une source, les couleurs correspondantes ne seront pas (bien) rendues, voir schéma.

Cette notion de rendu des couleurs est évaluée par un indicateur qui se nomme IRC (Indice de Rendu des Couleurs), voir la page dédiée.

Lumière colorée

Génération théorique de couleur

Comme il a été vu dans les pages sur la théorie et la production de la couleur, la lumière colorée ne peut être produite artificiellement qu'à partir des longueurs d'ondes visibles - c'est-à-dire comprise en 380 et 780 nm - combinées entre elles : cet espace correspond au diagramme de chromaticité CIE où les couleurs du spectre sont représentées sur le pourtour supérieur de la forme, voir la page dédiée.

Mais la combinaison des couleurs générées (artificiellement ou naturellement) ne peuvent produire toutes les couleurs que nous connaissons : en effet, le marron ou le gris par exemple ne sont pas présents dans le diagramme car seules les teintes et la saturation peuvent être créées (il manque la luminosité). Ces couleurs possibles correspondent aux couleurs de l'arc en ciel. Une autre approche qui permet de comprendre cette situation est de réaliser que l'espace des couleurs est un espace en 3D (voir l'atlas de Munsell par exemple) alors que la possibilité de créer des couleurs à partir de sources de lumière artificielle correspond à un plan 2D défini par trois points/couleurs (voir le diagramme CIE).

ImportantLes sources de lumière artificielle ne peuvent générer directement que les couleurs de l'arc-en-ciel. Il n'est pas possible par exemple de produire directement du marron ou du gris.

Génération pratique de couleur et gamut

Dans la pratique, comme précisé ici, la couleur est générée à partir de trois couleurs différentes : il s'agit classiquement le système RGB. Ces trois couleurs correspondent à trois points qui permettent de définir un plan en 2D qui correspond au diagramme CIE.

Pourtant, suivant les trois couleurs choisies - et puisqu'il n'est pas possible d'avoir de couleurs négatives -, l'espace de couleur qu'il sera possible de générer ne sera qu'un sous espace de l'espace de couleurs possibles : ce sous espace est appelé le gamut (généralement d'un appareil tel qu'un écran d'ordinateur, une imprimante ou d'un luminaire produisant de la lumière colorée dynamique), voir schéma ci-dessous.

couleur-comparaison_gamut

ImportantPlus le gamut est étendu, plus il sera possible de créer des couleurs. Le gamut d'un luminaire qui génère de la couleur dynamique est donc un élément important de mesure de sa performance. Le gamut d'un luminaire peut être d'ailleurs être amélioré par l'ajout de couleurs supplémentaires comme l'ambre par exemple (voir RGBA).

Enfin, le système de contrôle permettra de définir le pas de variation d'intensité de chaque couleur et le protocole DMX sera le plus fin.

Mesures

Les concepts liés à la lumière blanche peuvent éventuellement servir pour mesurer les écarts ou les distorsions de la couleur, voir les ellipses de McAdam et SDCM.

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mise à jour : 5 novembre 2014