1 - Modèle CIE 1931 :
une histoire passionnante

Vers le nouveau modèle CIE-1931

Le modèle CIE-XYZ-1931 ou plus simplement le modèle CIE-1931 répond à la demande de plus en plus pressante pour une description qui soit indépendante des machines et des protocoles de fabrication des couleurs, et capable de prendre en compte la totalité des couleurs visibles. La réponse sera apportée en 1931 par la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) lors de son congrès de Genève, symbolisée par le célèbre diagramme de chromaticité CIE xy 1931.

La description de l’espace CIE)1931 commence au chapitre 7 : La vision de Schrödinger. Les quatres articles 2 à 6 sont un rappel des bases de la colorimétrie pour vous aider à mieux appréhender certains chapitres.

1 - Un modèle basé sur le RVB

La recherche pour trouver un modèle colorimétrique idéal est une succession de découvertes. Après les avancées de Newton, c'est Thomas Young qui formalise en 1807 le modèle RVB et la synthèse additive. Il est aussi le premier à calculer les longueurs d’onde des couleurs. En fait, 80 % des principales contributions pour décrire la couleur seront faites durant le XIXe siècle.

 En 1857, Maxwell utilise un diagramme de chromaticité qui a la particularité de se passer de la dimension luminosité. On l'appelle aujourd’hui le triangle de Maxwell. Helmholtz présente à la même époque, la zone des couleurs spectrales sous la forme d’un Spectrum Locus (emplacement de couleurs spectrales) à l’intérieur d’un modèle RVB. Grassmann propose ensuite que des couleurs spectrales puissent déborder du modèle RVB en introduisant le concept de couleur négative. Dès la fin du XIXe siècle la plupart des éléments pour construite le modèle idéal sont en place.

La plupart de ces expériences se basent sur la comparaison de deux couleurs, l’une étant une couleur spectrale pure que l'on cherche à décrire et l’autre est une couleur produite par un système RVB. Les résultats sont collectés sur un tableau qu'on nomme fonctions colorimétriques. Et la suite de  couleurs issues de ces résultats va décrire cette fameuse courbe en forme d’aileron (voir figure 2), qu'on nomme le Spectrum Locus. La figure 1 ci-dessous illustre les premiers essais de David Breswster en 1931 pour décrire ce spectrum locus.

Fonctions colorimétriques du modèle CIE-1931
Fig. 1. Le système RVB est au centre de la construction du système CIE 1931. 
C'est l'ajustement par un système d'ouverture réglable qui permet d'obtenir les fameuses "fonctions colorimétriques".


2 - De nouvelles notions

Au début du XXe siècle, il ne manque plus grand-chose pour finaliser le système CIE 1931. En fait, dès 1920, il ne manque plus qu’à intégrer deux concepts. Le premier, c'est faire le lien entre la luminosité d'une couleur donnée et la puissance de sa source lumineuse. Nous verrons que c'est grâce à une nouvelle unité, le lumen que ce lien sera fait. Le second concept est la prise en compte des caractéristiques du point blanc délivré par le mélange des trois primaires pour donner une signature à l'espace colorimétrique. Nous verrons que c'est grâce au concept de « coefficient de luminance » que l'on va prendre le contrôle des primaires RVB.

Dès lors, tous les ingrédients sont en place pour construire ce nouveau système de couleur. Les travaux de W. Wright, puis de J. Guild seront rassemblés pour la mise en place du modèle CIE-RGB,  puis ensuite le modèle CIE -XYZ  sous la direction de Deane Judd. Le diagramme de chromaticité CIE-xy-1931 tel que représenté sur la figure 2 symbolise les résultats de ces travaux.

Le diagramme de chromaticité CIE-xy
Fig. 2. Le résultat final de cette longue recherche scientifique se résume sous la forme bien connue d'une courbe qu'on appelle le Spectrum Locus et qui se déploie dans le triangle 0xy.

3 - Une intuition géniale

le plan de luminance nulle
Notre intuition nous dit qu'il n'existe qu'un point unique dans le cube RGB qui représente la couleur noire, placé à la base des trois primaires RGB. Shröndinger va repositionner  ce concept dans un ensemble plus large, la photométrie pour en déduire que le noir correspond à une zone sans limites matérialisée par un plan.


Quelques années avant que demarre la construction du modèle CIE-XYZ-1931, Erwin Schrödinger dans une publication "Grundlinien einer Theorie der Farbenmetrik im Tagessehen" de 1920 dévoile une intuition remarquable et étonnante sur sa vision du système colorimétrique idéal : les ondes électromagnétiques invisibles décrites dans la photométrie et l'absence de luminance appelé noir en colorimétrie doivent être unifiées dans un concept unique. Il donne aussi la solution pour intégrer ce concept par le choix de « Coefficients de luminance » appropriés.

Les concepteurs du modèle CIE 1931 vont intégrer l'idée visionnaire de Schrödinger dans leur modèle colorimétrique. Ce nouveau concept donne une dimension exceptionnelle et inovante au nouveau modèle CIE 1931. L'idée d'une surface infinie matérialisée par un plan de luminance nulle s'impose malgré les nombreuses réticences de l'époque.

2 commentaires :

  1. J'ai l'impression que le modèle CIE 1931 chercher à faire correspondre un couleur monochromatique à un triplet RBG. Mais est-ce qu'une expérience prouve que le RBG + les couleurs monochromatique couvre l'ensemble des couleurs visible.
    Le violet par exemple n'existe pas en monochromatique, mais on peut le reproduire grâce au RGB. Mais peut-être qu'un espace complètement différent ferait apparaître d'autres couleurs qui comme le violet n'existe pas en monochromatique mais sont visible par l'œil.

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    1. Très intéressante question,en forme de doûte,et qui nous encourage à la réforme continue de nos connaissances.
      Merci à vous Mr. Delorme & salutations.

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