Les espaces de couleur en télévision et vidéoprojection

Les couleurs pures

Lorsqu’on décompose la lumière blanche (lumière solaire, par exemple) avec un prisme, on obtient le spectre visible.

Décomposition de la lumière blanche par un prisme

Spectre visible

Ce spectre est composé de rayonnements monochromatiques* dont la longueur d’onde* va de 380 nm à 780 nm environ. Ces différentes couleurs, obtenues par décomposition de la lumière blanche, sont dites « couleurs pures ».

* Rayonnement monochromatique : onde électromagnétique, dans le domaine du spectre visible, correspondant à une couleur pure caractérisée par un longueur d’onde précise.

* Longueur d’onde : grandeur physique (périodicité spatiale d’une onde) qui, dans le domaine du spectre visible, correspond à une couleur pure.

Le diagramme CIE (x,y) ou CIE 1931

En 1931, la commission internationale de l’éclairage (CIE) a défini le diagramme de chromaticité CIE (x,y). Ce dernier permet de représenter l’ensemble des couleurs perceptibles par l’oeil humain.

Diagramme de chromaticité CIE 1931

Ce diagramme est délimité par une courbe en forme de fer à cheval, appelée spectrum locus (ou lieu du spectre), et la droite des pourpres qui relie le violet pur (380 nm) au rouge pur (780 nm). Les couleurs situées sur le spectrum locus correspondent aux couleurs pures que nous avons abordées dans le premier paragraphe. Ainsi, les graduations en bleu correspondent aux longueurs d’onde (en nanomètres) des couleurs pures.

Sur ce diagramme, x et y sont les coordonnées de chaque couleur. Par exemple, aux coordonnées x = 1/3 et y = 1/3, se situe le point blanc.

Lorsqu’on relie le point blanc à une couleur pure du spectrum locus par un segment de droite, on obtient la saturation. Par exemple, un jaune saturé à 25 % pourrait être obtenu par un mélange de 25 % de jaune pur et 75 % de blanc. Toutes les couleurs pures du spectrum locus sont donc saturées à 100 %.

Parfois le diagramme CIE 1931 comporte une courbe de température de couleur (cf. figure ci-dessous).

Cette courbe Tc(K) rassemble les couleurs émises par une source incandescente idéale (le corps noir ou radiateur de Planck) en fonction de sa température en kelvins (K) : la valeur de cette température est alors nommée température de couleur et définit parfaitement la couleur associée.

Vous pouvez constatez que le point blanc de coordonnées x = 1/3 = 0.333 et y = 1/3 = 0.333, se situe vers 6500 K. Dans ce cas, on parle de point blanc à D65.

Les différents espaces de couleurs

En télévision ou en vidéoprojection, les différentes couleurs sont obtenues par synthèse additive, c’est-à-dire qu’elles proviennent d’un mélange (ou de l’addition) des trois couleurs primaires rouge, vert et bleu. Dans ce cas, l’étendue de l’espace de couleur ne correspond pas à la totalité du diagramme CIE, mais il se limite à un triangle.

Ci-dessous, vous pouvez voir le triangle de l’espace de couleur sRGB/Rec709 utilisé pour les images HD.

Les sommets du triangle correspondent aux couleurs primaires : rouge, vert et bleu.

Le triangle de l’espace DCI-P3 D65, utilisé pour les Blu-Ray UHD, est un peu plus large, comme vous pouvez le voir ci-dessous.

Attention, il existe deux espaces de couleur DCI-P3, celui utilisé au cinéma et celui des Blu-Ray UHD. Ils sont strictement identiques, ils ne différent que par la position du point blanc (à 6300 K au cinéma et à 6500 K pour les Blu-Ray UHD).

Le triangle de l’espace Rec.2020 est le plus large de tous (cf. figure ci-dessous).

L’espace Rec.2020 correspond à l’objectif que se sont fixés les différents acteurs de l’audiovisuel, notamment concernant l’Ultra HD. Mais, si beaucoup de télés et de vidéoprojecteurs sont déjà capables aujourd’hui de couvrir la totalité de l’espace DCI-P3, aucun n’arrive à atteindre celui du Rec.2020.

Pour mieux vous rendre compte de l’étendue de ces trois espaces de couleur, je vous propose de regarder la figure ci-dessous.

Remarque

N’importe quelle couleur du diagramme CIE pourrait être obtenue en mélangeant des proportions de blanc et d’une couleur pure, mais ce n’est pas cette technique qui a été choisi en télévision et en vidéoprojection, puisque dans ces cas c’est la synthèse additive qui est utilisée.

Le gamut d’une télé ou d’un vidéoprojecteur

L’ensemble des couleurs reproductibles par un diffuseur d’images est nommé gamut.  Il peut être rétréci, à l’aide d’un calibrage, pour correspondre à l’espace de couleur désiré (Rec. 709 ou DCI-P3, par exemple), mais il ne peut être élargi. En d’autres termes, une télé ou un vidéoprojecteur ne peut délivrer une couleur située au-delà de son gamut.

Chers lecteurs, si vous avez des questions ou des remarques, je vous propose d’en discuter sur Cin&Son.

Cet article a été rédigé par Hervé Thiollier – Consultant / installateur home cinéma – Calibreur vidéo – Revendeur Oppo

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