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PRÈS avoir exposé les

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nomènes de mélange à partir de trois couleurs données du spectre, l'auteur expli-que brièvement les principes de la colorimétrie trichromatique. On constate alors que si ces trois cou-leurs sont convenablement choi-sies, il est possible de restituer en télévision n'importe quelle teinte

par leur mélange en proportions voulues à condition que cette syn-thèse additive se traduise par des coordonnées (x) et (y) du dia-gramme chromatique C.I.E. qui se trouvent à l'intérieur du spectrum locus et dans une région corres-pondant à de faibles erreurs de chrorninance et de luminance. Le critère de fidélité qui a été retenu

est le suivant : une reproduction colorimétrique est estimée fidèle si les couleurs reproduites sur un récepteur dont le blanc .de réfé-rence est bien défini ont les mêmes valeurs de tristimuli que celles de la scène originale quand l'illumi-nant de prise de vue est ce même blanc de référence.

GÉNÉRALITÉS

Dans la comparaison fréquente . que l'on établit entre les sens de l'ouïe et de la vision, tout indique une assez nette déficience de l'œil, lequel se révèle incapable de repé-rer une teinte donnée autrement que par comparaison avec une gamme de couleurs-type, alors que l'oreille est capable de désigner un son de façon certaine et de distin-guer même ses fréquences consti-tuantes.

0,5

{ B)

o,s

À =380mµ

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Seule la science exacte de la colorimétrie est capable d'apporter un moyen précis de repérage des couleurs. Deux voies sont olîertes dans ce domaine, celle de la colorimétrie spectro-photométrique et celle de la colo-ri metn e trichromatique. La seconde tend à se généraliser grâce aux travaux de normalisa-tion entrepris par la Commission Internationale de )'Éclairage (C.I.E.). Le diagramme chromati-que C.I.E. se prête

remarquable-(R)À=780mJJ

Fig. 1

ment à la définition des couleurs comme le montreront les diverses techniques de mesure qui vont suivre. Ces mesures sont toujours elîectuées à partir d'un mélange des primaires bleu, vert et rouge en notant les intensités des fais-ceaux lumineux correspondant à une couleur à reproduire. On pro-cède ensuite à une transformation homographique' des primaires réelles (R) (B) (V) en primaires imaginaires X Y Z où Y est idcm-tifié à la sensibilité spectrale de

5.500 • K

Fig.2

l'œil d'un observateur standard.

C'est à partir de ces nouvelles pri-maires X Y Z que l'on calcule les coordonnées (x) et (y) qui définis-sent la longueur d'onde et la satu-ration de la couleur à l'aide du diagramme.

1

°

Le diagramme de la Commission Internationale de )'Éclairage (C.I.E.)

Le diagramme de la C.I.E. de la figure 1 peut être relevé à l'aide du colorimètre simplifié de la figure 2

qui comporte trois sources de lumière (R) (V) (B) dont les lon-gueurs d'onde dominantes sont celles de la figure 1.

Chaque tube de projection est muni d'une grille G, appelée Weh-nelt et d'une grille G₂ appelée grille écran. L'étalonnage de ce colorimètre consiste à porter les trois G₁ à une même tension nèga•

tive correspondant à la tension située au centre de la caractéristi-que la -Vg_1• Il faut ensuite porter les 0₂ à des tensions positives afin d'obtenir des faisceaux lumineux qui produisent sur l'écran de pro-jection le même blanc que celui provenant de la source de lumière C ou D d'un blanc de référence.

En colorimétrie, on dira que les deux surfaces ont le même blanc si, ne présentant pas de structures visibles. et placées cote à côte, elles ne présentent aucune diffé-rence pour un observateur les regardant simultanément d'un œil.

L'étalonnage consiste donc a obte-nir à l'aide des tensions des 0₂ le correspond à une certaine tension négative des grilles Gi-Une varia tion de cette tension correspond à une variation de M.

Si nous remplaçons maintenant l'étalon blanc C par une source de de mesure sera employée pour les couleurs spectrales situées entre (V) et (B). Si nous portons toutes ho-mographique • à partir des valeurs Mv Me MR en coordonnées (x) et (y) nous conduit donc vers la courbe des couleurs spectrales et sa chiffraison en longueurs d'ondes. Ce diagramme de la figure 1 a été officiellement adopté comme système de référence. La droite qui relie les points (B) et (R) est appelée la ligne des pourpres.

Les couleurs situées sur cette ligne n'ont pas de longueur d'onde et n'existent pas dans le spectre de la lumière du soleil. donc d'un rouge spectral défini par sa longueur d'onde dominante de 780 mµ. Cette mesure s'effectuait avec MR = 1 Mv = 0 Me = 0 ce qui veut dire que la grille G₁ du tube rouge était polarisée norma-lement pendant que les grilles G₁ des tubes vert et bleu se trouvaient au eut-off. La tension de G₁ est

Ces deux coefficients corres-pondent aux coordonnées de la ,;ource de lumière (R) du dia-gramme de la figure 1. Le blanc de référence C est défini par

(x)

=

1/3 et (y) = 1/3 Pour trouver les coordonnées de la source (V) nous pouvons nous connaissons les longueurs d'ondes ont des coordonnées oue

Nous aurions très bien pu mesu-rer ce même rouge provenant d'une source de lumière plus in-tense en notant par exemple

MR

=

2· Mv

=

0 Me

=

O.

En effectuant les mêmes calculs que précédemment mais avec MR

=

2 au lieu de 1, nous retrouvons les mêmes coordonnées (x) et (y) dans le diagramme, donc la même définition de la couleur rouge. Le faisceau électronique a augmenté ainsi que la luminosité du tube rouge mais cette augmentation de luminosité ne suit pas linéairement la variation de Vg₁ comme le la figure 2 sont constituées par des phosphores qui s'illuminent en rouge, vert et bleu lorsqu'ils sont frappés par les faisceaux électroni-ques en mouvement. sources par les sources de lumière imaginaires X, Y et Z et calculons

Le diagramme chromatique C.I.E. se prête à d'autres défini tions comme celle de la saturation d'une couleur. Prenons le point C,

représentant une couleur dans la figure 1. Il suffit de le joindre au centre du blanc W pour trouver sur le prolongement de la droite W -C à l'intersection avec la courbe des couleurs spectrales la lon-gueur d'onde de la « dominante • au point C_3• D'après la synthèse additive, la couleur C₁ peut résul-ter du mélange du blanc W avec la couleur spectrale Ci dans la proportion des longueurs W-C/W- C_3• Ce rapport définit la transforma-tion homographique des primaires (R) (V) (B) en primaires fictives X

yz

Le colorimètre de la figure 2 ne peut pas mesurer certaines cou-leurs spectrales qui sont situées principalement dans la plage vert-bleu. On peut néanmoins obtenir sur les écrans A et B une même couleur si l'on déplace l'une des sources primaires donc l'un des tubes vers la source à mesurer Cx pour la mélanger avec la couleur spectrale de cette source. Dans ce cas, il vient la relation évidente vert-bleu devient :

ex

= - MR (R) + MB (B) + Mv (V) où - MR (R) signifie le déplace-ment du tube rouge éclairant nor-malement l'écran A vers la source Cx afin que Cx et MR (R) illumi-nent l'écran B.

La valeur négative - MR ne convient pas à une représentation plane. Si nous effectuons la trans-formation homographique des valeurs mesurées - MR + Mv et + MB en valeur X Y et Z nous constatons que cette transforma-tion nous conduit vers des valeurs X Y Z qui sont positives. Les coordonnées (x) et (y) sont donc également positives et la présenta-tion dans le diagramme de la figure I est aussi précise que celle des couleurs spectrales où les cou-leurs de MR Mv et MIi sont positi-ves.

Le remplacement des primaires (R) (B) (V) qui sont réelles par des primaires X Y Z qui sont imagi--:aires donc fictives, nous conduit

'el'S des coordonnées positives

~2u-r,.,.,

donc vers une representation plane. Voilà tout l'intérêt de cette transformation purement mathé-matique.

4° Le triangle (R) (V) (B) La courbe du « spectrum locus • de la figure 1 est située sur la par-tie supérieure du diagramme au-dessus de la ligne des pourpres (B) (R). Toutes les couleurs spec-trales situées sur cette courbe sont caractérisées par leurs longueurs d'ondes dominantes correspon-dant à une pureté c'est-à-dire à une saturation de 100 %.

On peut reproduire avec exacti-tude toutes les couleurs situées à l'intérieur du triangle (R) (V) (B).

La majorité des couleurs que nous observons se trouvent situées à l'intérieur de la surface hachurée de la figure 1. Cette surface est relativement petite comparée à celle qui se trouve à l'intérieur de la courbe concernant les couleurs saturées. Cette constatation nous conduit vers la naissance d'un nouveau triangle que l'on peut éta-blir à partir de trois nouvelles maires situées à l'intérieur des pri-maires (R) (V) (B). Ces nouvelles

Ces nouvelles primaires sont cel-les des phosphores employés dans les tubes de télévision sous forme (quantique) est sensiblement du '.Ilême ordre pour chaque couleur

z

5° Les signaux de chrominance et de luminance

Nous avons déjà remarqué que la tension V'₁g qui commande l'intensité du faisceau électronique du tube était comparable à l'ou-verture d'un diaphragme comman-dant la luminosité de l'écran. Cel-le-ci a été mesurée jusqu'à présent

Dans ce cas nous définissons le blanc par noir et blanc, nous devons faire in-tervenir la sensibilité de l'œil qui varie suivant la couleur. Cette sen-sibilité de l'œil est celle qui est définie par la primaire fictive Y

=

1,000 R + 4,591 V + 0,060 B.

Étant donné les nouvelles coor-données de télévision et la correc-tion de gamma qui nous donne les tensions R' V' et B', la tension que nous devons appliquer au Wehnelt du tube noir et blanc devient Le jaune se traduit donc par une luminosité plus faible que le blanc.

Dans le cas d'une scène bleue repro-duction des couleurs

Parallélement à la représenta-tion dans le triangle des couleurs, il est indispensable pour la prise de vues et la reproduction des vues en couleur de définir les courbes de mélange ou les courbes de sen-sibilité spectrale avec les primai-res des phosphoprimai-res employés dans les tubes d'image. Ces courbes représentent les proportions relati-ves de flux primaires bleu, vert et

rouge qui doivent être additionnés pour reconstituer chaque couleur saturée du spectre. La figure 4 montre les trois courbes où la source du primaire bleu a sa domi-nante à 436 mu, celle du vert à 546 m11 et celle du rouge à 700 m11. Les intensités sont expri-mées 'en énergie (watts). Nous faisceaux; chaque couleur spec-trale illuminant l'écran B. Lorsque nous obtenons la même couleur sur les deux écrans A et B, nous notons les tensions corrigées en

0,8

0,6

O,L

0,2

0

- o,

2

400 500 600 700 mJJ

Fig. 6a. - Courbes de sensibilité spectrale avec les luminophores - NTSC.

gamma qui commandent les fais-œaux.

Ces couleurs spectrales ont été filtrées (découpées) dans le spectre 400 à 700 mµ d'égale énergie. Si nous normalisons les maxima de ces courbes à la valeur 1 nous pouvons établir les courbes de sélectivité des filtres destinés aux trois tubes de prise de vues de la caméra couleur à condition que chaque tube fonctionne avec la même sensibilité dans le spectre 400 à 700 mµ. En réalisant ces filtres, les tubes de prise de vues produisent des tensions qui varient comme celles que nous venons de relever pour le tube-image ou pour les projecteurs R YB. En corri-geant les tensions en gamma à la sortie des tubes de prise de vue afin d'obtenir

R' =R^1/"( V' =V^1/';'/ B' =B¹/'Y il sera inutile de procéder à une nouvelle correction des tensions du côté récepteur. Comme il est impossible de réaliser des filtres à lobes négatifs, nous devons nous contenter de corriger les lobes positifs ou de modifier la largeur de bande des courbes.

L'intensité lumineuse des phos-phores du tube-image est fonction de l'intensité des faisceaux électro-niques et celle-ci est fonction de la tension (corrigée en gamma) de la grille commande. On peut donc comparer cette grille G₁ à un

dia-phragme dont l'ouverture M est commandée à partir de cette ten-sion.

On voit que chacune des trois courbes de la figure 4 présente sur une certaine région un lobe néga-tif. La transformation homogra-phique opérée sur le diagramme C.I.E. pour passer des primaires réelles (R) (V) (B) aux primaires imaginaires X Y Z nous conduit évidemment à une transformation analogue sur les courbes de mélange. Les courbes de la figure 4 transformées en X Y Z sont devenues celles de la figure 5.

On remarque que deux condi-tions ont été fixées pour cette opé-ration : d'une part la courbe Y est identifiée avec la courbe de lumi-nosité relative de l'œil, c'est-à-dire la sensibilité spectrale de l'œil d'un observateur standard et d'autre part les courbes X Y Z présentent des aires égales, de façon à ce que le blanc corres-ponde au mélange à égale énergie.

Les courbes de la figure 5 ne mon-trent que des valeurs positives d'où la disparition des lobes néga-tifs.

D'aprés le principe de la tri-chromie additive, on ne peut reproduire en télévision couleur que les couleurs intérieures au triangle défini par les primaires des luminophores. En ce qui concerne la caméra, les courbes de

0,8

0,6

0,L

0,2

0

- 0,2

- 0,L

LOO 500 600 700mµ

Fig. 6b. - Courbes de sensibilité spectrale avec les luminophores modernes.

sëparation optique ne peuvent contenir les lobes négatifs des courbes modèles. L'une des solu-tions sans lobes négatifs consiste à réaliser d'abord des courbes ayant les mêmes lobes positifs puis en les taillant comme indiqué sur la figure 4 par filtrage optique.

CONCLUSION Si PR, Pv et PB sont les primai-res dans l'espace X Y Z, la repro-duction C' d'une couleur C doit être telle que

C' =a C

Nous avons désigné par R', V' B' les valeurs de tristimuli produi-sant la couleur C' d'où l'ëquation C'

=

R'(PR) + V'(PB) + B'(PB) ou simplement

C'

=

R'(R) + V'(V) + B'(B).

C'est à partir des valeurs R' V' et B' que l'on trouve les valeurs de X Y Z où Y est identifié avec la sensibilité spectrale de l'œil.

Les courbes de mélange qui pré-sentent des lobes négatifs avec les primaires (R) (B) (V) ne compor-tent que des lobes positifs avec les primaires X Y Z. La transforma-tion homographique pour passer des primaires (R) (B) (V) aux pri-maires Y X Z permet de calculer les coordonnées (x) et (y) des cou-leurs spectrales dans le dia-gramme C.I.E. qui se prête alors

remarquablement à la définition de toutes les couleurs par sa chif-fraison en longueur d'onde domi-nante et pureté. Le relevé des courbes de mélange a été effectué à l'aide de tQbes image dont les phosphores correspondent aux primaires normalisées dans la télé-vision.

D'aprés le principe de la tri-chromie additive, on ne peut reproduire que les couleurs inté-rieures au triangle défini par ces primaires à condition que la prise de vues soit réalisée à une tempé-rature de couleur de 3 200 °K et que la scéne soit reproduite à par-tir d'un blanc de référence D 6500. Le critère de fidélité 'colo-rimétrique est différent en théorie où l'on exige que les couleurs reproduites sur un récepteur dont le blanc de référence est le D 6500 aient les mêmes valeurs de tristi-muli que celles de la scéne origi-nale quand l'illuminant de prise de vue est le D 6500.

Le blanc de référence ayant ainsi servi à l'étalonnage des sources de lumières primaires était le blanc C à 5 500 °K. C'est à par-tir de cet étalonnage que nous avons établi les courbes de mélange.

R. ASCHEN

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