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Optics
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L’œil et la colorimétrie
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L’oeil• Le système optique• Globe~25 mm• Focale im~22 mm• Pupille dia= 2-8 mm• Champ total~40-50 deg
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L’oeil
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L’oeilLa détection• Cônes :
– vision photopique couleur – 6.8 millions, surtout a la Macula sur 5-8 mm²
et en son centre (Fovea) sur 0.1 mm²– Taille ~4 µm– Sensibles à la couleur
• Bâtonnets (« Rods ») :– Vision scotopique– 115 millions, répartis sur la rétine– Plus gros, plus sensibles– Insensibles à la couleur
• Zone aveugle :– Nerf optique
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L’oeil
• 3 types de cones: – L (Long-wavelength)– M (Medium)– S (Short)
– Interprétation complexe par le cerveau :
vision en couleur– Subjectif et dépendant
du sujet (âge,…)
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L’oeil
• Accommodation :– Le cristallin est responsable de l’accommodation (limite : de
l’infini à ~25 cm– Résolution : θ = ∆x/f où ∆x~ 8 µm et f~22 mm
θ ~4 10-4 rad >~ 1 arcmin(4 mm à 10 m)
• DéfautsAjout d’un lentille
compensatrice
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Colorimétrie
• Grandeurs physiques associées :– Teinte : λ spectrale de base– Saturation : fraction de blanc additionnée– Luminosité : notion photométrique– Raie d’émission monochromatique = couleur saturée
• Loi de Grassman des radiations :– loi d’additivité : si A=B, alors, A+C = B+C– Si A=B et B=C, alors, A=C– Si A=B, alors, kA=kB
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Colorimétrie
• Trivariance:– 3 grandeurs sont suffisantes :
• Teinte, saturation, luminosité• Ou 2 luminances et 1 lg d’onde :
– Lx = Lλd + LW
où LW est la composante luminance blancheEt Lλd est la luminance d’une radiation monochrom dominante de lg
d’onde λ
– Facteur de pureté : • P= Lλd /L
– La pureté donne le degré de saturation– P=1 pour une radiation saturée (spectrale pure)– Sinon, la lumière est « lavée de blanc »
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Colorimétrie
• Colorimètre:
• Système de référence C.I.E.– 3 couleurs de référence R, G,
B à 700, 546.1 et 435.8 nm– Recherche de la synthèse
additive du blanc telle que R=G=B donne W (White)1 cd/m² de rouge + 4.6 cd/m² de vert+0.06 cd/m² de bleu
06012.0
5909.4
B
G
R
LB
LG
LR
=
=
=
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Colorimétrie
• Coefficients trichomatiques :Normalisation :r+g+b=1W : r=g=b=1/3
• Trivariance : 2 coeff + luminance• Représentation 2D des couleurs
possible mais :– Paramètres<0 pour couvrir tout le
spectre
BGR
Bb
BGR
Gg
BGR
Rr
++=
++=
++=
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Colorimétrie
• Formulation C.I.E. 1931• Changement de variables
• Propriétés :– W t.q. X=Y=Z – Y=luminance visuelle totale– Tjs >0– Z(λ)=0 si λ > 630 nm
• Normalisation :– Coordonnées trichromatiques :
ZYX
Zz
ZYX
Yy
ZYX
Xx
++=
++=
++=
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Colorimétrie
Représentation à 2D :• Diagramme de chrominances (x, y)• z=1-x-y
• Reformulation de 1976 : (u’, v’)Mieux balancer les zones
3122
9
315
9'
3122
4
315
4'
++−=
++=
++−=
++=
yx
y
ZYX
Yv
yx
x
ZYX
Xu
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Colorimétrie
• Utilisation du diagramme de chrominances
• Lieu du spectre (« fer à cheval »)radiation spectrale pure (saturée)– Triangle R-G-B de centre E (blanc)
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Colorimétrie
Utilisation du diagramme de chrominances :– Couleur dominante de C = DW– Ligne des pourpres � λcomplém
– Couleur complémentaire à C’ = CW– Pureté de C : C_N / N_DW (%)– Eclairage : Triangle RGB lié aux
sources : on pourra créer toutes les couleurs à l’intérieur du triangle
B
G
R
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Colorimétrie
• Température de couleur– « Température pour laquelle le
radiateur intégral émettrait un rayonnement de même composition spectrale que celle émise par le radiateur réel considéré »
– L’œil voit du blanc pour un corps noir chauffé entre
2700 K < Tradiateur < 20000 K
– Ex. : ampoule : ~2800 Ksoleil: ~5800 K (loi de Wien : λmax~500 nm)
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Colorimétrie• Applications à charger sur le web:
– Exe:http://www.efg2.com/Lab/Graphics/Colors/Chromaticity.htm
– Applet:http://www.cs.rit.edu/~ncs/color/a_chroma.html
