Systèmes de représentation de la couleur : RGB, XYZ, YUV, HSV, YIQ
Les systèmes de représentation des couleurs ont pour objectif de représenter la couleur perçue par un ensemble de points dans un espace à 3 dimensions.
Il existe plusieurs systèmes de représentation des couleurs ou espaces de couleur dont les principaux d'entre eux sont :
Espace RVB / RGB
Espace le plus couramment utilisé. L'espace RVB (Rouge Vert Bleu) ou RGB (Red Green Blue) est basé sur la synthèse additive. La télévision, les caméras et les moniteurs des ordinateurs utilisent ce système lors de l'affichage et de l'acquisition des images. Chaque couleur est représentée par 3 valeurs qui sont les quantités de rouge, de vert et de bleu qu'elle contient. Les valeurs sont comprises entre 0 et 1 (valeurs normalisées), ou 0 et 255 lors du codage des couleurs sur 8 bits Par exemple : (0,0,0) = noir , (1,1,1) = blanc, (1,0,0) = rouge, (0,1,0) = vert, (0,0,1) = bleu, (0,1,1) = cyan, (1,0,1) = magenta, (1,1,0) = jaune.
On représente souvent l'espace RVB comme un cube de dimensions 1x1x1, placé à l'origine d'un repère à trois dimensions dont les axes indiquent la quantité de Rouge, de Vert et de Bleu. Chaque couleur correspond à un point C de coordonnée (Rc, Vc, Bc) situé dans le cube. Les couleurs Rouge, Vert, Bleu, Cyan, Magenta, Jaune , Noir et Blanc sont situées aux sommets du cube. Le Noir (0,0,0) est situé à l'origine du repère.
Les couleurs primaires sont situées sur les 3 axes à la distance 1. La diagonale principale du cube est une droite tracée entre l'origine (0,0,0) et le point (1,1,1) . Les couleurs situées sur cette ligne ont des quantités égales de Rouge, de Vert, et de Bleu. Ce sont donc les différents niveaux de gris, variant du Noir en (0,0,0) au Blanc en (1,1,1). Difficile de se faire une idée de la luminosité dans ce mode colorimétrique [5]:[1]
Espace HLS / HSV
TLS (Teinte, Luminance, Saturation), HSV (Hue, Saturation, Value) ou HLS (Hue, Luminance, Saturation) sont des espaces de couleur qui décomposent une couleur en trois composantes plus intuitives : la teinte (Hue), la saturation et la luminance (Value). Ces modèles se fondent sur la décomposition de la couleur en une teinte pure du spectre de l'arc-en-ciel, à laquelle est ajoutée un gris (obtenu en additionnant R, V, B en proportions égales) [2].[2]
Complément :
L'ensemble des couleurs représentables dans l'espace HLS est délimité par deux cônes ayant la même base. Pour une luminance donnée les couleurs sont situées sur un disque.
Si on fixe une teinte, et qu'on fait varier la saturation, on se déplace sur un rayon du disque. La surface du cône contient l'ensemble des couleurs pures. L'axe du cône contient les gris du noir au blanc.
Les formules de passage entre l'espace HLS et l'espace RVB :
Exemple :
Espace XYZ
Définition :
C'est un espace qui permet de représenter toutes les couleurs et qui distingue la luminance de la chrominance. Il est défini à partir d'une transformation linéaire sur l'espace (RGB) telle que toutes les couleurs du spectre visible soient contenues dans le triangle (XYZ) par :
Remarque :
Toutes les couleurs visibles peuvent s'exprimer comme l'addition de 3 composantes positives X,Y, et Z.
Y ne contient que l'information de luminance perçue : on additionne R,V,B avec des proportions de 30%, 59%, 11% qui tiennent compte de la sensibilité de l'œil, bien plus importante pour le vert que pour le rouge et le bleu.
Les gris correspondent aux points tels que X=Y=Z.
Espace YUV
Fondamental :
Espace qui différencie la luminance de la chrominance, ce schéma est principalement employé dans la transmission des signaux vidéo. Son fonctionnement repose sur l'emploi d'une composante de luminance Y et de deux composantes de chrominance (U, V), qui représentent respectivement les composantes bleue et rouge dans les coordonnées chromatiques réduites [3].[3]
Dans l'espace YUV, les informations de luminance et de chrominance sont séparées. Y porte l'information de luminance. Y est issue du système XYZ. U et V (ou Cb, Cr) portent les informations de chrominance.
Permettre l'envoi d'un même signal pour les télévisions N&B et couleur. Y peut être directement affichée sur un poste noir et blanc.
Diminuer la quantité d'information à transmettre : l'œil n'étant pas sensible à toutes les nuances de couleur, et surtout les nuances de bleu, les composantes U et V peuvent être codées sur moins de bits.
Espace CMJN / CMYN
L'espace CMJN (Cyan Magenta Jaune Noir) / CMYK (Cyan Magenta Yellow Black) est basé sur la synthèse soustractive des couleurs. Il est utilisé spécifiquement dans l'imprimerie. Pour chaque couleur, on indique la quantité d'encre Cyan, Magenta, Jaune et Noir permettant de la reproduire.
On peut simplement passer de l'espace RVB à l'espace CMJN :
