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LE post qui a tout demarré: fabriquer son colorimetre

Message » 23 Nov 2004 17:20

Salut Patrice

Content de te voir sur ce fil ;)

Colorfacts utilise plusieurs capteurs différents: soit des analyseurs de spectre (auquel cas il fonctionne directement), soit des capteurs tri-stimulus. Dans le cas des tri-stimulus, des tables d'étalonnage sont fournies en fonction du capteur et du modèle de projecteur à calibrer. C'est là une partie de la valeur ajoutée de Colorfacts ;)

Michel, corrige moi si je me trompe ! :D

A bientot
Georges
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Message » 23 Nov 2004 17:59

Il me semblait bien que j'avait pas tout compris :wink:
D'après moi, une température de couleur D65 correspond à un certain dosage de RVB. Un proportion en quelque sorte qui peut varier en intensité mais les pourcentage restent les mêmes. Je comprends que la lampe, l'écran et tout ça peut influer sur le résultat final car aucun n'a une réponse en fréquence parfaite et donc ça influe sur ces proportions.
Maintenant, ce capteur n'a pas une réponse équivalente à celle de l'oeil et je comprends que c'est ce qui empeche d'identifier précisement chaque couleur. Mais si on se limite au couleur 'pures', en connaissant la réponse du capteur pour le rouge, le vert et le bleu et en utilisant des LEDs dont le spectre émis se limite à une couleur 'pure', on devrait pouvoir étalonner le capteur pour ces couleurs.
Ensuite, en suposant que le VP projete chacune de ces couleurs 'pures' séparement, on devrait pouvoir rétablir cet équilibre en mesurant la différence.
Ou est ce que je me trompe ?
letchoa
 
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Message » 23 Nov 2004 18:02

Il y a des subtilités en ce qui concerne les "tristimulus".
Ceux qui sont baptisés "Trichromatic" retournent des coordonnées XYZ et non pas trois ou quatre intensités qu'il faut interpréter.

Si j'ai bien compris, le savoir-faire réside dans les filtres utilisés qui effectivement simulent la courbe de réponse de l'oeil.

J'aime bien l'article de Mark dont j'ai donné mille fois la référence
http://www.milori.com/articles/color_measurement.asp

Les spécifications des capteurs actuellement proposés sont sur cette page
http://www.milori.com/products/professional/specs.asp

Michel
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Message » 23 Nov 2004 18:28

letchoa a écrit:Il me semblait bien que j'avait pas tout compris :wink:
D'après moi, une température de couleur D65 correspond à un certain dosage de RVB. Un proportion en quelque sorte qui peut varier en intensité mais les pourcentage restent les mêmes.

Nous sommes tous trompés par les coordonnées RVB définissant les couleurs de nos moniteurs.
Or cela n'a aucun sens physique.
Il faut raisonner dans l'espace colorimétrique CIE (coordonnées x,y ou u',v').

La norme définit quatre coordonnées dans l'espace colorimétrique CIE :
- le blanc
- le vert
- le rouge
- le bleu

Pour calculer les %RVB tel que les affiche Colorfacts (ou d'autres) on utilise les dites coordonnées.

Dans l'autre sens pour générer les bonnes couleurs il faut d'abord que le Rouge le Vert et le Bleu soient "normalement" placés (il n'y a pas de rouge pur ou de vert pur).
Ensuite il faut doser correctement le rouge et le vert et le bleu pour reproduire chaque nuance de gris ... au D65 défini par la norme.

Ce que l'on demande au capteur c'est avant tout de mesurer du gris pour pouvoir doser correctement le rouge le vert et le bleu au niveau du projecteur.

En se contentant de mesurer des niveaux de vert de rouge et de bleu on est ... pas vraiment avancé.

Michel
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Message » 23 Nov 2004 18:52

Merci Michel, je vais lire l'article de Mark.
Et si on connait les coordonnées chromatiques des diodes de test ( cf http://www.nichia.co.jp/product/led-lamp-phi5.html ), est-ce qu'on peut imaginer un étalonnage correct ?
letchoa
 
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Message » 23 Nov 2004 21:30

Dans le manuel http://www.britishrobotics.com/pictures ... Manual.pdf
page 5 tu as les réponses spectrales des quatres diodes.

Elle ne correspondent pas exactement (et c'est normal) aux spectres du rouge du vert et du bleu tel que tu peux les trouver dans l'article de Mark.
Par contre la diode blanche (clear) a un spectre beaucoup plus large et il "suffirait" de lui mettre devant trois filtres qui restitueraient aussi bien que possible le spectre de chaque couleur primitive.
Qui n'ont rien à voir avec des filtres colorés usuels.

Bien entendu on doit pouvoir s'en tirer avec le composant conçu par TI, sinon il ne serait pas commercialisé. Mais il reste un travail d'ingéniérie à faire avec un spectromètre.

Michel
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Message » 23 Nov 2004 22:53

En gros Michel, il faut "calibrer" la sonde, c'est ca???

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Et au fait, t'as pensé a utiliser la fonction Rechercher ??? ;-)
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Message » 24 Nov 2004 11:02

Eh oui Henri :)

Il faut même calibrer la sonde pour toutes les sources de lumière que l'on voudra mesurer (car chacune peut avoir un spectre différent).

Si l'on utilise des filtres épousant d'aussi près que possible la réponse de nos rétines on peut avoir des sondes polyvalentes.

J'ai appris sur le terrain avec la première sonde livrée avec Colorfacts ;)

Michel
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Message » 24 Nov 2004 14:37

;)

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Message » 26 Nov 2004 2:48

Bon, j'ai lu tout ça et d'autres docs et je crois que je commence à comprendre. Je vais essayer d'expliquer ce que j'ai compris.

Comme le précisait Michel, il ne faut pas raisonner avec les valeur RVB telles qu'on les connait sur nos moniteurs. Ces valeurs ont du sens lors de la génération d'une couleur mais pas lors de la mesure de cette même couleur. Ce qui nous intéresse c'est de pouvoir déterminer précisemment une couleur afin de régler le projo (ou autre) pour qu'il restitue les couleurs telles qu'a voulu le réalisateur du film par exemple. En gros, que le blanc de la robe de la mariée soit bien blanc et pas rose pâle. Mais comment savoir quel était le blanc de la robe lors du tournage du film ?

En fait, la référence de mesure en colorimétrie découle des fameuses courbes de valeurs spectrales (color matching fonctions) definies par le CIE.
Image
Ces courbes ont été obtenues en faisant des tests sur plein d'individus et définissent ce qu'on appelle la 'réponse de l'observateur standard'.
D'ou sortent ces résultats ? On a tout simplement demandé à des individus de donner leur impression de Rouge, de Vert et de bleue pour toutes les couleurs primaires de l'arc en ciel.
Chaque couleur de l'arc en ciel étant caractérisée par une longueur d'onde et en faisaint la moyenne statistique du plusieurs centaines de personnes, on obtient les 3 courbes CIE çi-dessus définissant les valeurs X,Y et Z.

Elle permettent en quelque sorte de définir une couleur à partir de la perception humaine. Si on connait ces 3 valeurs, on peut définir précisemment une couleur qui sera percu de la même façon par tout le monde (sauf les daltoniens :wink: ).
Ces valeurs ne sont pas des proportions de couleurs primaires RVB mais des coordonnées dans un autre systeme de mesure de couleur basé sur la perception humaine. On apelle ces valeurs les tristimulus values. Le XYZ peut êre assimilé à un RVB spécifique à l'oeil humain.

Pour définir une couleur, il faut connaitre les valeurs X, Y et Z de la lumière que l'on analyse. Ces valeurs sont obtenues par intégration du produit du spectre de la source avec ces courbes de réponses. Ceci est fait soit de manière analogique par un colorimètre qui doit scrupuleusement respecter la réponse fréquentielle CIE pour X, Y et Z, soit par un spectromètre en pondérant la mesure spectrale par chacune des courbes de réponses CIE pour obtenir X,Y et Z.

Une fois que l'on connait ces 3 valeurs, on peut en déduire une position sur le diagramme chromatique CIE en calculant x=X/(X+Y+Z) et y=Y/(X+Y+Z). Ces valeurs sont normées et donc indépendante de la luminosité. On appelle x et y les coordonnées chromatiques.

Image

Et c'est la qu'intervient à nouveau notre cinéaste car il est censé avoir étalonné son image pour que le blanc de la robe corresponde à un point précis: le D65.
Image
Ce point est situé sur une ligne spéciale du diagrame CIE. Cette ligne correspond à la couleur émise par un corps noir porté à une certaine température. Sur cette ligne, il y a plusieurs blancs correspondant à des températures différentes dont un à 6500 degrés K. C'est le fameux D65 (x=0.313 et y=0.329). C'est une convention pour définir la couleur pour la Vidéo et le Cinéma et c'est la seule référence dont on dispose pour définir les bonnes couleurs.

Si on est capable de mesurer les coordonnées chromatiques x et y du blanc émis par notre projecteur, il faut les faire coincider avec ce fameux point D65.

Comment ? Ben c'est ce que je vais essayer de comprendre maintenant en étudiant la relation entre le RGB qui rentre dans le projo et les tristimulus XYZ mesurés...
En espérant ne pas avoir raconté trop de bétises.
letchoa
 
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Message » 26 Nov 2004 8:31

Merci :D

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Message » 26 Nov 2004 11:41

Merci letchoa :)

Effectivement tout repose sur une analyse de notre perception des couleurs.

Juste une précision D65 n'est pas situé sur la "courbe du corps noir" mais un peu au dessus.
Lorsque l'on calcule la température de couleur on regarde sur quelle courbe perpendiculaire à la courbe du corps noir se trouve le point étudié.
Plus on s'éloigne de cette référence et moins le calcul a de sens.

Par ailleurs le blanc à D65 apparait plutôt rosé à la plupart d'entre nous.
Ce qui rend le calibrage non-intuitif.

Michel
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Message » 26 Nov 2004 17:53

Suite de mes découvertes...

Pour mesurer l'ecart de la couleur mesurée avec la couleur souhaitée, il vaut mieux passer dans une autre espace colorimétrique appelé espace CIE Lab.
En effet, les écarts de coordonnées dans l'espace CIE ne reflètent pas une différence de perception visuelle de couleur. C'est pour ça qu'on a créé cet espace Lab où 2 couleurs proches en distance le sont aussi pour l'oeil.
Image

Cet espace est déduit de l'espace XYZ (ou xyY chromacity et luminance) par des calculs établis empiriquement pour que l'espace colle bien à la vision humaine des couleurs mais aussi des écarts de couleurs. L'espace CIE Lab tient aussi compte du phénomène d'adaptation de l'oeil humain qui est en fait une une véritable 'balance automatique des blancs' automatique.

On peut passer des coordonnées x,y + Y (luminance) vers les corrdonnées Lab et réciproquement. Quand on est dans l'espace Lab, on peut facilement calculer un écart de couleur: le delta E qu'on retrouve sur les mesures de Michel.
C'est la valeur permettant de mesurer la précision de l'étalonnage. Si cette valeur est inférieure à 4, on ne doit déceler aucune différence à l'oeil.

Michel, ça correspond à ta perpendiculaire à la courbe du corps noir ?
letchoa
 
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Message » 26 Nov 2004 21:29

Je suis toujours d'accord :)
Du bon boulot.

Pour calibrer on mesure la distance à D65 dans l'espace CIE lab :)
Etre à 3 ou moins d'un bout de l'échelle de gris à l'autre est quasiment parfait.

Si je ne m'abuse les calculs de TC sont faits en utilisant la métrique de l'espace CIE lab (même logique que le calcul de distance).

Tout cela a son importance car des écarts de température de couleur négligeables (+- 100K) pour un delta E > 10.

Michel
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Message » 29 Nov 2004 0:26

De rien. Ca me permet aussi de mieux assimiler ces notions.
Rien de tel qu'essayer d'expliquer pour s'assurer qu'on a compris.
Je continue donc avec la génération des couleurs...

Pour génerer une couleur, on utilise 3 sources différentes que l'on appelle primaires. Le principe est de faire varier indépendamment l'intensité de ces 3 sources pour pouvoir se positionner n'importe où sur le diagramme CIE. On a choisi historiquement 3 primaires Rouge, Vert et Bleu mais je crois que la théorie serait valable avec d'autres primaires...
Ces 3 primaires ont chacune une couleur intrinsèque définie par une position x,y. On parle de chromacité des primaires. Des valeurs standards ont été définies pour la vidéo comme indiqué sur la figure çi dessous.

Image

En théorie, on devrait être en mesure des reproduire toutes les couleurs du diagramme a partir de valeurs RVB dosant l'intensité de ces primaires mais physiquement c'est impossible.
Je m'explique: ces valeurs RVB sont obtenues par transformation des 3 CMF (Color matching functions) vers un espace orthogonal défini par les 3 primaires (enfin je crois...). Or comme les courbes CMF se chevauchent, on doit obligatoirement avoir des valeurs négatives dans l'espace RVB et donc des intensités négatives pour les primaires. C'est évidemment impossible à réaliser physiquement.
C'est assez compliqué à expliquer et je suis pas sûr d'avoir tout bien compris mais la conséquence est que l'on se retrouve limité par les valeurs positives et donc par un triangle composé par les 3 primaires.

Ce triangle s'appelle le Gamut et pour que la vidéo soit correctement restituée, ces 3 sommets doivent être alignés sur les primaires normalisés EBU pour le PAL et Rec 709 pour la HDTV. Elles sont vraiment très proches et on peut sans problème utiliser les primaires Rec 709 pour les 2.
Il faut aussi que le blanc soit réglé sur le D65. Si c'est le cas, on a alors une resitution parfaitement conforme.
letchoa
 
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