Voir en couleur comment nos yeux se sentent et enregistrent des caméras

Tu t'es tellement amusé à la fête de famille le week-end. Vous avez pris une superbe photo de vos grands-parents, celle que vous souhaitez imprimer et encadrer pour eux. Vous avez apporté quelques petites modifications lorsque vous avez traité la photo, puis vous l'avez imprimée à la maison sur votre imprimante photo. Le résultat était beaucoup trop sombre; la photo était boueuse. Plutôt que de jouer avec elle, vous avez chargé l'image sur votre service d'impression photo local, mais lorsque vous avez repris l'impression, la peau de vos grands-parents était anormalement jaune et le pull violet de votre grand-mère était bleu. Que diable? Vous définissez votre balance des blancs avant de prendre les photos et l'image se présente bien sur votre ordinateur. L'image semblait publier sur le Web sans aucun changement de couleur ni de densité. Mais chaque version de l'image est légèrement différente et aucune d'elles n'est ce que vous pensiez avoir vu sur le moment..

Bienvenue dans le monde de la gestion des couleurs en photographie et en vidéo. Cela ressemble à cela devrait être si parfaitement technique et mathématique. L'équilibrage des couleurs donne les blancs en blanc. Une cible ColorChecker vous aide à obtenir une précision des couleurs entre la prise de vue et le traitement. Les profils ICC (International Color Consortium) normalisent la gestion des couleurs. Et pourtant, vos résultats ne sont pas ce dont vous vous souveniez ou attendiez. Même vos photos en noir et blanc ont parfois l’air «éteintes».

La santé mentale et des résultats fiables sont possibles. Cela prend un peu de travail et quelques essais et erreurs, mais oh, il n'y a aucune description du sentiment de satisfaction d'imprimer une photo parfaitement la première fois, ou d'obtenir les couleurs dans une image juste pour exprimer l'ambiance du moment..

Nous lançons une série d'articles sur le travail de la couleur, qui vous aideront à atteindre le niveau de satisfaction à la fin d'un arc-en-ciel multicolore. Dans cet article, je regarde quelle est la couleur et comment nous la voyons. Qu'est-ce qui fait la couleur? Et pourquoi la couleur est-elle différente selon les personnes et les circonstances??

Ce que vous voyez n'est pas nécessairement ce que vous obtenez

Quand j'étais enfant, je jouais à un jeu avec mes amis: nous essayions de déterminer si nous avions tous vu une certaine couleur de la même manière. Ont-ils vu le rouge comme moi, ou ont-ils vu le rouge comme j'ai vu le violet, mais nous avons tous deux qualifié nos perceptions de «rouges» parce que c'est le mot qui nous a été appris à associer à ce que nous voyions? C'était peut-être un jeu d'enfant, mais la merveille n'était pas si loin de la réalité.

Ce que nous voyons

La vision humaine est complexe: non seulement nous avons une capacité variable de voir la couleur et la lumière, mais nous traitons également ce que nous voyons dans notre cerveau, ce qui ajoute des couches d'interprétation à la couleur et à la lumière..

"Nous ne voyons pas le monde tel qu'il est, nous le voyons tel que nous sommes." -Anaïs Nin

Nos yeux perçoivent la couleur et la lumière avec deux types de cellules, appelées «bâtonnets» et «cônes». Une collection de cellules - les cônes - est sensible à la couleur, mais requiert une bonne lumière. Ces cellules ont l'acuité visuelle la plus élevée. L'autre collection de cellules, les bâtonnets, est sensible à la luminance (qu'elle soit lumineuse ou sombre) mais moins sensible à la couleur. Le résultat est que la couleur, la profondeur et les détails sont perdus à mesure que la lumière s'assombrit. Ce que nous voyons dans une faible lumière est perçu comme plat et désaturé. En revanche, nous voyons des détails extraordinaires dans une lumière vive.

Ces deux types de cellules n'existent pas à parts égales et ne sont pas distribuées uniformément à nos yeux. Les cellules qui voient la couleur et nécessitent une lumière vive sont moins nombreuses et se concentrent au centre de notre vision. Les cellules qui voient en faible lumière sont plus nombreuses et se concentrent principalement sur les bords de notre vision. Si vous êtes un campeur ou un randonneur, vous saurez que la meilleure façon de se déplacer dans le noir consiste à se concentrer davantage sur ce qui se trouve de chaque côté de vous plutôt que sur ce qui se trouve directement devant vous. Si vous utilisez une lampe de poche, au lieu de la projeter directement devant vous, vous naviguerez mieux dans l'obscurité si vous faites pivoter la lumière d'un côté à l'autre. En effet, les cellules qui voient les détails sous une lumière sombre et sombre sont les plus actives dans notre vision périphérique..

Source de l'illustration: iStock. Edité par Dawn Oosterhoff.

Que la lumière s'assombrisse ou devienne plus claire, le déclin de ce que nous voyons est très graduel. Nous pouvons voir les détails sous une lumière vive et verrons les couleurs, voire les détails les plus brillants. Notre capacité à distinguer les couleurs et les détails diminue progressivement à mesure que la lumière diminue, mais nous pouvons détecter les mouvements et voir les formes dans une ombre très profonde..

Lorsque nous prenons une vue, les cellules de nos yeux enregistrent la couleur, la luminance et les détails, mais notre cerveau nous dit ce que nous voyons. Notre cerveau interprète les informations et comble les lacunes. Notre cerveau fait également appel à nos souvenirs et à nos expériences pour interpréter ce que nous voyons. Nous ne remarquons pas comment les lignes convergent lorsqu'elles s'éloignent dans la distance, car notre cerveau corrige la distorsion. De même, nous ne remarquons pas la quantité de jaune, de rose ou de vert qui pourrait être à la lumière de la pièce car notre cerveau n’estime pas cela aussi important que de remarquer que la viande rouge est maintenant un peu grise..

Ce que la caméra obtient

Ce qu’une caméra «voit» peut être décrit simplement: le capteur d’une caméra enregistre une plage de lumière et de couleurs étroite, et les récepteurs photoélectriques répondent de manière uniforme dans le champ de vision. Les récepteurs photo ne désaturent pas la couleur dans les ombres et n'enregistrent pas plus de détails lorsque la lumière devient plus brillante. De même, les récepteurs photo n'enregistrent pas plus de couleurs au centre du champ de vision. Chaque récepteur photo, quel que soit son emplacement sur le capteur, enregistrera la couleur et la lumière telles qu’elles existent dans la plage de luminance du capteur. En outre, la capacité d'un capteur à enregistrer des couleurs et des détails se termine simplement à l'une des extrémités de la plage de luminance d'un capteur. Surligne le clip en blanc et les ombres sur le noir.

Les caméras interprètent ce que les capteurs photoélectriques enregistrent, mais l'interprétation est limitée et repose sur un algorithme fixe. L'interprétation implique de comparer et d'extrapoler les informations existantes afin de combler de minuscules lacunes logiques. L'interprétation n'est ni fluide ni flexible. Les lignes convergentes continueront de converger et la quantité de jaune dans une lumière incandescente montrera proportionnellement la même chose que le jaune existe dans une banane.

Les spectromètres-dispositifs utilisés pour la couleur, les dispositifs d'affichage tels que les moniteurs - fonctionnent de la même manière que les capteurs de caméra. Ils enregistrent les couleurs de manière uniforme et linéaire. Cela signifie que la gestion numérique des couleurs sera cohérente sur tous les appareils étalonnés, mais l'étalonnage ne va pas s'adapter à la façon dont nous percevons les couleurs et la lumière..

Visionnement vivant ou numérique

Il y a une autre couche de variance visuelle à prendre en compte lorsque nous examinons la différence entre la façon dont nous et les appareils numériques percevons la couleur et la lumière. Lorsque nous regardons une scène, nos yeux bougent - ne serait-ce que de la subtilité - et captent une grande quantité d'informations en dehors de notre champ de vision principal. Nous ne sommes peut-être pas conscients de la couleur, de la lumière et des formes de notre vision périphérique, mais nos cerveaux obtiennent cette information malgré tout et l'utilisent pour interpréter ce que nous voyons juste devant nous..

Les caméras peuvent capter la lumière et les couleurs qui proviennent du champ de vision, mais uniquement lorsqu'elles se croisent dans le champ de vision de la caméra..

Pour ajouter encore une couche de complexité à cette variance, considérez que ce que nous examinions lorsque nous avons pris la photo comprenait des informations visuelles que l'appareil photo n'aurait pas capturées. Nous reproduisons ensuite la photo et la visionnons au centre d’un autre champ de vision. Les informations visuelles qui ont commencé comme une vaste étendue sont capturées d'une manière différente de la façon dont nous aurions vu les choses, puis sont compressées et présentées à nous au centre d'un autre champ de vision qui fournit des informations différentes à notre cerveau. C'est l'équivalent photographique de miroirs amusants lors d'un carnaval.

Notre caméra "voit" une partie contenue de tout ce que nous voyons.Nous ajoutons une autre couche de complexité à ce que nous avons vu à l’origine lorsque nous examinons la scène photographiée dans une nouvelle vue. Source de l'image de base: iStock. Insertions d'images et édité par Dawn Oosterhoff.

Théories de la couleur

Lorsqu'il s'agit de comprendre la couleur et son rôle en photographie, il est important de revoir également la manière dont les couleurs se combinent pour créer d'autres couleurs. Vous avez peut-être appris à un moment donné - probablement en classe d'art - que le rouge, le jaune et le bleu sont des couleurs primaires, et que les mélanger produit les couleurs secondaires de vert, d'orange et de violet. L'idée existe depuis le 17ème siècle et reste l'approche prédominante utilisée dans l'art classique. Cependant, bien que cette théorie puisse fonctionner lors du mélange de peinture, ce n'est pas ainsi que nous percevons la couleur ni comment elle est reproduite en photographie ou en impression..

Théorie Trichromatique

Deux théories expliquent comment nous percevons les couleurs. Selon la théorie trichromatique, nous avons différents récepteurs pour différentes couleurs dans les cellules du cône de nos yeux (les cellules qui voient la couleur). Les différents récepteurs captent trois longueurs d'onde différentes: longue, moyenne et courte, que nous voyons en rouge, en bleu et en vert. Ces trois couleurs se combinent pour nous fournir toutes les autres couleurs visibles.

Il ne devrait donc pas être surprenant que toutes les couleurs des périphériques de sortie de luminance (caméras, moniteurs, projecteurs, etc.) soient composées de différentes combinaisons de rouge, de bleu et de vert. Parce que les couleurs RVB sont les couleurs de la lumière, si vous additionnez les trois couleurs, vous obtenez du blanc. Soustrayez les trois couleurs et vous obtenez le noir. C’est la base du modèle de couleur RVB.

Le modèle de couleur d'impression, CMJ, est l'inverse du modèle RVB et repose donc également sur la théorie trichrome. CMY sont les couleurs d'impression. L'encre absorbe certaines longueurs d'onde de la lumière et en réfléchit d'autres pour créer de la couleur. Si vous soustrayez chacun du rouge, du vert et du bleu du blanc, vous obtenez les couleurs opposées: cyan, magenta et jaune ou CMJ. Si vous additionnez les trois couleurs (CMJ), vous obtenez (presque) du noir. (K-black-est ajouté au modèle de couleur d'impression pour fournir un noir véritable et pour éviter les dépenses liées à l'utilisation des trois couleurs pour produire de l'encre noire.)

Un collage de couleur créé en faisant briller la lumière à travers deux couches de gélatine rouge, verte et bleue.

Théorie du processus de l'adversaire

La théorie des processus opposés suggère que les cellules du cône de nos yeux sont liées neuralement pour former trois paires de couleurs opposées: bleu contre jaune, rouge contre vert et noir contre blanc. Lorsque l'une des paires est activée, l'activité est supprimée chez l'autre. Par exemple, lorsque le rouge est activé, nous voyons moins de vert et, comme le vert est activé, nous voyons moins de rouge..

Si vous regardez une tache de rouge pendant une minute, puis regardez une tache de blanc uniforme, vous verrez une image rémanente de vert au milieu du blanc. C'est le processus de l'adversaire à l'œuvre dans votre vision. La raison pour laquelle nous voyons du vert après avoir regardé le rouge est qu’en fixant nous avons fatigué la réponse neuronale du rouge. Cela permet à la réponse neurale du vert d'augmenter.

Vous avez déjà vu cette théorie des couleurs au travail lors de l’équilibrage des images. À mesure que vous diminuez le rouge, votre image devient plus verte et au fur et à mesure que vous augmentez le jaune, votre image devient moins bleue. L'opposition du noir et blanc affecte la luminance d'une image.

Le processus de l'adversaire Trichromatic Plus égale la vision des couleurs

Au départ, les chercheurs pensaient que notre vision des couleurs ne pouvait être expliquée que par l'une des deux théories. Cependant, bien que les chercheurs ne soient pas en mesure de fournir une preuve définitive, il est maintenant largement admis que nous combinions les deux méthodes pour voir les couleurs. La théorie trichrome explique comment nos yeux perçoivent la couleur et la théorie du processus de l'adversaire explique les connexions neuronales qui aident notre cerveau à traiter la couleur.

Encore une fois, nous voyons ces théories, maintenant combinées, à l'œuvre dans la photographie. Les images sont créées avec des canaux rouge, vert et bleu. Le contraire du rouge, du vert et du bleu est le cyan, le magenta et le jaune. La couleur est équilibrée entre le rouge et le vert, et le jaune et le bleu. Le réglage de la balance noir (ombres) et blanc (reflets) donne à l’image sa densité.

Couleur du laboratoire

Lorsqu'ils sont utilisés en photographie, les systèmes de couleurs trichromatiques (RGB) et de processus opposés (R / G, Y / B, N / B) sont plats. Ce que je veux dire, c'est que les ajustements au sein de ces processus n'affectent qu'une seule variable à la fois. Plus de rouge et moins de bleu fera basculer une couleur vers l'orange. Réduisez simplement le vert et vous travaillerez avec une nuance de violet. Le passage du noir au blanc rend la couleur plus sombre ou plus claire.

Lab Color, en revanche, tente de reproduire la complexité de la vision humaine en combinant les deux processus de couleur dans un modèle tridimensionnel. Chaque couleur est le résultat de bilans combinés et simultanés de rouge et de vert («a»), de bleu et de jaune («b») et de noir et blanc (luminance ou «L»). Le résultat est un modèle de couleur qui représente la gamme complète de couleurs que l’œil humain peut voir..

Illustration source: International Colour Consortium (ICC) [Domaine public] 

La couleur Lab étant si vaste et si précise, chaque couleur de chaque modèle de production de couleur a une valeur correspondante dans Lab. En fait, Lab est utilisé comme modèle de base pour calculer chaque couleur dans chaque modèle. C’est donc aussi un système fiable pour la traduction des couleurs d’un modèle à l’autre..

Certains photographes et artistes numériques préfèrent travailler en laboratoire, mais pour beaucoup, le système est trop volumineux et trop complexe pour un usage général. En revanche, RVB et son compagnon, CMYK, sont des modèles pratiques, simples sur le plan conceptuel, qui offrent suffisamment de couleurs..

Vagues, chemins et objets

Si vous souhaitez bien comprendre les couleurs et leur fonctionnement en photographie, il vous reste encore une propriété à considérer: les couleurs sont des composants de la lumière qui se propage dans les vagues. Si vous faites briller la lumière blanche dans un prisme, le prisme pliera (réfractera) la lumière et un arc-en-ciel de couleurs émergera de l'autre côté..

Photographie de Kelvinsong [CCO], via Wikimedia Commons

Les couleurs voyagent chacune dans leur propre longueur d'onde. Lorsque les couleurs se mélangent, le résultat est une lumière blanche. Mais lorsque la lumière est obligée de changer de direction, chaque couleur se plie différemment, en fonction de sa longueur d'onde. La violette, avec la longueur d'onde la plus courte, pliera le plus. Le rouge, avec la plus grande longueur d'onde, se pliera le moins. Ainsi, lorsque la lumière blanche frappe une surface, elle est décomposée en ses couleurs..

Ajoutez à cette connaissance le fait que certains matériaux, tels que le verre, transmettent la lumière; d'autres matériaux, comme un rocher plat, absorbent la lumière; d'autres matériaux, tels que le vernis séché, réfléchissent la lumière. Et comme nous l'avons vu avec un prisme, à moins qu'un objet ne soit parfaitement plat, la lumière se décompose en couleurs composant son interaction avec l'objet. De plus, même s'ils sont parfaitement plats mais pas parfaitement clairs, les matériaux vont absorber certaines longueurs d'onde de la lumière et en refléter d'autres. Ainsi, une roche plate absorbe la lumière mais réfléchit également certaines longueurs d’onde de la lumière, donnant à la roche une couleur gris-brun, par exemple..

La manière dont la lumière est transmise, absorbée et réfléchie affecte non seulement les couleurs que nous voyons, mais également la qualité des couleurs que nous voyons. Un objet qui absorbe beaucoup de lumière - notre roche, par exemple - reflétera une couleur plate et désaturée. Par exemple, un matériau qui reflète beaucoup de vernis séché à la lumière, par exemple, nous donnera un sens de couleur brillant et profond.

Tout ajouter

Vous pensez peut-être que tout cela était très intéressant, mais quelle différence cela fait-il pour moi lorsque je prends ou que je traite une photo??

La photographie numérique nous a permis de manipuler les couleurs comme jamais auparavant. Les artistes traditionnels sont formés à la théorie des couleurs et l'utilisent avec un grand avantage pour créer des contrastes, transmettre des ambiances et diriger l'attention du spectateur. Les photographes ont désormais les mêmes possibilités de développer leur créativité.

La photographie numérique a également introduit des variations techniques qui ont un impact sur ce que nous voyons et reproduisons. En comprenant les théories des couleurs et leur fonctionnement, nous pouvons améliorer notre approche technique en matière de précision des couleurs..

Une meilleure compréhension de la couleur et de la gestion de la couleur permet une meilleure photographie. Les images captureront mieux ce que vous avez perçu et ressenti lorsque vous avez pris la photo et votre capacité à utiliser la couleur à votre avantage améliorera l'impact émotionnel et l'intérêt de la photo..

La photographie est l'art de la lumière et la lumière est un composite de couleurs. Dans cette série, nous allons plonger dans les couleurs. Vous apprendrez à appliquer les principes et la théorie exposés ci-dessus pour prendre de meilleures décisions et mieux contrôler les couleurs dans vos photographies..