Comparateur TSV-LCH

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Présentation

Cette page met à disposition un comparateur des représentations de couleurs en variables TSV (Teinte_TSV, Saturation, Valeur) et en variables LCH (Clarté, Chromaticité, Teinte_LCH) [en anglais (Lightness, Chroma, Hue)]). L'un de ses objectifs est de visualiser la distinction entre saturation et chromaticité.

Note: parmi les synonymes de "teinte" qui ne commencent pas par T, "nuance" pourrait être un bon candidat pour nommer Teinte_LCH.

Dans la table du paragraphe "Comparaison" ci-dessous, les deux colonnes centrales placent côte à côte :

• à gauche, la représentation TSV en coordonnées cylindriques, avec en haut le plan (Saturation,Teinte_TSV) en coordonnées polaires (S,T) et, en bas, le plan radial (Saturation,Valeur) en coordonnées cartésiennes (S,V) ;
• à droite, la représentation LCH en coordonnées cylindriques, avec en haut le plan (Chromaticité,Teinte_LCH) en coordonnées polaires (C,H) et, en bas, le plan radial (Chromaticité,Clarté) en coordonnées cartésiennes (C,L).

Cet outil permet de visualiser la correspondance entre les espaces TSV et LCH en représentant la même couleur simultanément à gauche et à droite par un point porteur de ladite couleur. Il est possible de tracer un lieu de points colorés en faisant varier l'une des coordonnées. A partir de la version 2 de cet outil, une représentation tridimensionnelle est réalisée pour les deux espaces (formules).

Autour des diagrammes se trouvent les champs pour entrer les coordonnées de la couleur à tracer :

• au-dessus, les coordonnées RGB,
• à gauche, les coordonnées TSV,
• à droite, les coordonnées LCH.

Attention, les coordonnées LCH sont un peu délicates à utiliser car toutes les combinaisons (L,C,H) ne correspondent pas à des couleurs réelles. Dès lors, faire varier l'une des coordonnées (L,C,H) à partir d'un point existant peut tendre à faire sortir l'une des coordonnées RGB ou TSV de son intervalle autorisé. Les variations des champs L, C et H sont donc (dynamiquement) contraintes pour empêcher le point coloré courant de sortir du domaine des couleurs réalisables. Dans ce cas, les coordonnées sont très légèrement modifiées (par troncature) de sorte que le point coloré est obligé à longer la frontière, jusqu'à ce qu'il soit immobilisé dans un "coin" du domaine. En cas de difficulté, il est recommandé d'explorer d'abord le domaine accessible en faisant varier les coordonnées T, S et V. La position de la fontière détectée par le présent outil est validée par comparaison avec le calculateur de Bruce Lindbloom (cf. paragraphe Validation ci-dessous).

Pour les entrées RGB et TSV, il y a deux manières de faire varier le contenu de chaque champ.

• En cliquant dedans puis en actionnant la roulette de la souris ; la valeur inscrite varie mais le point coloré n'est pas tracé et les autres systèmes de coordonnées ne sont pas mis à jour immédiatement. Ceci permet d'ajuster les composantes voulues avant de déclencher le tracé du point par un appui sur la touche "Entrée" dans le dernier champ à modifier (dans LCH, cette méthode produit un tracé).
• En cliquant dedans puis en appuyant sur les touches ↑ ou ↓ du clavier ; la valeur inscrite varie et le point coloré est immédiatement tracé et les autres systèmes de coordonnées sont mis à jour au fur et à mesure. Ceci permet notamment de tracer un lieu de points (par exemple à Teinte_TSV constante ou à chromaticité constante, selon le groupe de coordonnées employé).

Pour l'entrée LCH, en raison de la position inconnue a priori de la frontière, il est seulement possible de partir d'un point réalisable (spécifié, par exemple, à l'aide d'une autre entrée) et de progresser en traçant le point coloré jusqu'à éventuellement rencontrer la limite.

Il est aussi possible de remplir d'un coup tous les champs avec les coordonnées d'une couleur et de la tracer en même temps en cliquant sur l'un des sélecteurs présents dans la table :

• les "sommets RGB" en haut à gauche,
• quelques points du lieu de Planck (rayonnement du corps noir), repérés par la température, en bas de la table.

Enfin, pour tout effacer, recharger la page en cliquant sur le bouton "Ré-initialiser", en haut à droite de la table.

Comparaison

Applications

Cette section montre quelques illustrations de l'application de cet outil pour comparer les deux systèmes.

	A gauche, dans (S,T), le cercle chromatique est décrit par le point courant à saturation maximale (S=100%) et valeur maximale (V=100%), la teinte T variant de 0° à 360°. Dans (S,V), tous les points sont superposés sur le point de saturation maximale (S=100%) et de valeur maximale (V=100%). Le cercle de (S,T) est la trace sur ce plan du cylindre qui contient tous les points réalisables dans ce modèle de couleur. A droite, dans (C,H), l'image du cercle est une courbe fermée à 6 sommets. La transformation TSV→LCH est non linéaire mais conserve la connexité. La courbe dans (C,H) est donc l'enveloppe de chromaticité des points réalisables lorsque R, G et B varient de 0 à 255. Dans (C,L), la forme de la courbe montre que la courbe transformée du cercle chromatique n'est pas sur un cylindre. Le maximum de chromaticité est atteint par le bleu, qui est aussi le point de clarté minimale. Le minimum de chromaticité est atteint par un point cyan légèrement bleuté, de clarté assez élevée mais non maximale.
	Cette illustration montre 6 trajectoires à teinteTSV constante (et à valeur maximale V=100%), issues des 6 "sommets" RGB saturés. Dans (S,T), par construction, il s'agit de segments de droite de directions radiales joignant le blanc central de saturation nulle au sommet de couleur à saturation maximale. Dans (S,V), les trajectoires sont superposées sur la droite de valeur maximale. En raison de la non linéarité de la transformation, dans (C,H), les trajectoires ne sont pas rectilignes. En conséquence, augmenter la saturation ou la chromaticité change la teinte dans l'autre espace. Il y a donc lieu d'être attentif aux possibles distorsions de couleurs dans ce cas.
	GIMP 2.10 offre la possibilité de travailler dans l'espace LCH. D'après un article de Elle Stone, GIMP 2.10 offre notamment deux manières d'agir sur la chromaticité, dans le menu "Couleurs" : "Saturation…" multiplie la chromaticité par le coefficient choisi (c' = k*c) tandis que "Teinte-Chroma" ajoute la quantité déterminée à toutes les chromaticités (c"= c+a). Cette deuxième méthode a donc plus d'effet sur les petites valeurs de chromaticité (c"/c=1+a/c ; des zones quasi achromatiques vont prendre une teinte perceptible) que sur les grandes tandis que la première les traite toutes proportionnellement (c'/c=k ; les gris resteront gris, à peine plus "cassés", et les couleurs plus franches seront rendues plus chromatiques). La traduction de GIMP 2.10 serait ainsi à corriger sur ces deux points pour remplacer l'anglais "Chroma" par le français "chromaticité" et remplacer "Saturation" par "Chromaticité". Les diagrammes donnent l'exemple de l'addition de 30 et de la multiplication par 2,5 appliquées aux chromaticités initiales supposées 6 et 50 d'une image dans les teintes jaune-vert et bleu-magenta, respectivement. Remarquer aussi que les impacts des deux outils s'inversent entre les petites et les grandes chromaticités car C+30>2,5C lorsque C<20 et le contraire sinon.
	Lieux chromatiques définis dans TSV par S = V = n*10% avec n = 0, 1, 2, …, 10 pour T = 0° … 360°. Dans TSV, il s'agit donc de cercles chromatiques à saturation et valeur égales décroissant de 100% à 0%. Leurs images dans le plan CH prennent la forme d'hexagones curvilignes de clarté et chromaticité globalement décroissantes.
	Vues tridimensionnelles de la surface à saturation maximale (S=100%), représentée par ses lignes de niveaux à valeur constante V= 0, 10%, 25%, 40%, 55%, 70%, 85% et 100%. Alors que le point noir est bien représenté par un point dans l'espace LCH, il occupe tout un disque dans l'espace TSV. Ce dernier dilate artificiellement les valeurs sombres.
	Un cercle à clarté et chromaticité constantes : L = 58 et C = 33. Pour une luminosité donnée, la chromaticité ne doit pas être choisie trop grande pour que le cercle tienne dans l'espace de couleur physiquement réalisable.
	"Ronds de fumée" LCH. (L,C) ∈ {(0,0), (19,11), (39,22), (58,33), (72,39), (86,19), (100,0)}. Le rayon chromatique de chaque cercle est approximativement égal au maximum possible pour que le cercle tienne dans le volume des couleurs physiquement réalisables avec la clarté correspondante. Le maximum de ce rayon est de l'ordre de C=39, au voisinage de L=72.	Allure du rayon chromatique maximal du cercle inscrit en fonction de la clarté.

Validation

Une validation est effectuée avec les résultats fournis par le calculateur de couleur de Bruce Lindbloom. A cet effet, un chemin est tracé à partir d'un point existant jusqu'à ce que la limite soit détectée. Les coordonnées LCH alors atteintes sont converties en RGB à l'aide du calculateur de Bruce Lindbloom. Ce dernier effectue le calcul même si les coordonnées LCH fournies correspondent à une couleur irréalisable physiquement et, dans ce cas, cela se traduit par au moins une valeur R, G ou B en dehors de l'intervalle autorisé. Cette opération est effectuée pour divers chemins fournissant les résultats illustrés ci-après.

Juste avant la limite	Limite atteinte	Commentaire
		Pour la clarté L=60,97, dans la direction de teinte H=26,99°, lorsque la chromaticité croit, la limite est atteinte lorsque l'utilisateur tente de la faire passer de 70 à 71. L'outil recale le point coloré à C=70,92. Pour ce point, le calculateur de Bruce Lindbloom indique en effet que le rouge vient de dépasser la valeur R=255.
		Pour L=54,8 et H=138,53°, la limite est atteinte lorsque C passe de 76 à 77. Le point coloré est recalé à C=76,86 - valeur pour laquelle le calculateur de Bruce Lindbloom indique en effet que le rouge vient de devenir négatif.
		Pour L=27,24 et H=300,8°, la limite est atteinte lorsque C passe de 85 à 86. Le point coloré est recalé à C=85,96. Pour sa part, le calculateur de Bruce Lindbloom place le dépassement de limite à C=86,3, avec donc un écart en chromaticité de 0,34 soit un tiers de la plus petite distance de couleur perceptible.

Ainsi, la détection de limite effectuée par le présent outil semble convenable.

Comparateur TSV-LCH version 2.1.