Teinte Saturation Luminosité

Teinte, saturation et luminosité sont des termes du langage courant utilisés pour décrire les couleurs et la lumière. Ces même termes recouvrent des réalités différentes en fonction du contexte et des logiciels. La confusion a parfois été ajoutée lors de la traduction française lorsque des termes comme "Brightness", "Lightness" et "Luminosity" ont tous été traduits par "Luminosité".

On les retrouve souvent associés dans les logiciels de dessin assisté par ordinateur utilisés comme paramètres de modèles colorimétriques pour la sélection de couleurs ou pour le réglage des couleurs de l'image. On les retrouve également régulièrement associées dans le langage courant pour expliquer le phénomène de la couleur.

Cet article décrit les différents contextes où l'on retrouve ces 3 termes associés et leur signification dans ces contextes.

Modèles colorimétriques


Comparaison de la répartition des couleurs entre les modèles HSB et HSL

Plusieurs modèles colorimétriques utilisent ces termes, qui n'ont pas toujours la même signification dans les différents modèles. Les modèles les plus répandus sont connus par les acronymes anglais HSB (ou HSV) et HSL (ou HLS). Leur rôle est de définir des couleurs dans l'espace RVB en utilisant des paramètres plus proche de la perception de la couleur que les variables R-V-B. On les retrouve donc principalement dans les modules de sélection de couleur.

L'expression usuelle de leurs paramètres se fait dans un système de coordonnées cylindriques (teinte sous forme d'angle et les deux autre paramètres sous forme linéaire). D'une manière marginale, les outils de sélection de couleur de certains logiciels comme ceux de Microsoft ou Inkscape expriment la teinte également d'une manière linéaire, et proposent donc un système cartésien.

HSB

Au début des années '70, l'utilisation d'interfaces graphiques pour les programmes informatiques en est à ses balbutiements. Alvy Ray Smith travaille avec Richard Shoup au Xerox PARC sur le logiciel SuperPaint^[1], qui permet la création d'images pour la télévision couleur qui commence à se répandre.

Le choix des couleurs se fait en introduisant des valeurs RVB, ce qui n'est pas très intuitif. Alvy Smith développe alors un modèle inspiré de la manière dont un peintre crée d'abord une teinte qu'il fonce, éclaircit ou atténue ensuite. C'est un modèle qui permet de définir des couleurs dans l'espace RVB d'une manière qui s'inspire de la perception humaine des couleurs. Il nomme ses paramètres "Hue/Saturation/Value" mais ils seront largement repris sous les noms "Hue/Saturation/Brightness". Dans l'univers du logiciel libre, la plupart ont repris l'appellation d'origine, qui est alors traduite en français par "Teinte/Saturation/Valeur".

Il rend ce système public lors de l'édition 1978 du SIGGRAPH^[2].

Ce modèle est toujours utilisé actuellement pour les outils de sélection de couleur de MacOS et de logiciels comme ceux d'Adobe^[3], CorelDRAW, QuarkXPress, OpenOffice/LibreOffice et Gimp.

Définitions

Répartition des primaires RVB dans le cercle chromatique.

Teinte : Cela correspond à ce qu'on nomme "couleur" dans le langage courant. Elle est définie sous la forme d'un cercle où les 3 couleurs primaires RVB sont réparties (arbitrairement) aux angles 0° pour le rouge, 120° pour le vert et 240° pour le bleu. Bien qu'il présente une ressemblance avec le spectre de la lumière visible, il n'y est pas relié. On peut d'ailleurs constater que la répartition des couleurs y est différente et que la partie du cercle chromatique comprise environ entre 300° et 360° est absente du spectre.

Saturation : La saturation mesure la distance depuis une couleur "achromatique" (blanc, gris ou noir).

Luminosité/Valeur : Il s'agit de la distance depuis le noir.

Calcul

R, V, B, S, et L sont exprimées dans l'intervalle [0, 1]
T est exprimée dans l'intervalle [0, 360°[

Depuis RVB

En utilisant le chroma au lieu de la saturation, on obtient la représentation conique souvent associée à ce modèle

$\begin{align} M &= \operatorname{max}(R, V, B) \\ m &= \operatorname{min}(R, V, B) \\ C &= M - m \end{align}$

La variable C représente ce qu'on appelle le chroma.

$\begin{align} T^\prime &= \begin{cases} \mathrm{ind\acute efini}, &\mbox{si } C = 0 \\ \frac{V - B}{C} \;\bmod 6, &\mbox{si } M = R \\ \frac{B - R}{C} + 2, &\mbox{si } M = V \\ \frac{R - V}{C} + 4, &\mbox{si } M = B \end{cases} \\ T &= 60^\circ \times T^\prime \end{align}$

$L = M\,\!$

$\begin{align} S &= \begin{cases} 0, &\mbox{si } C = 0 \\ \frac{C}{L}, &\mbox{sinon} \end{cases} \\ \end{align}$

Vers RVB

$C = L \times S\,\!$

$\begin{align} T^\prime &= \frac{T}{60^\circ} \\ X &= C (1 - |T^\prime \;\bmod 2 - 1|) \end{align}$

$(R^\prime, V^\prime, B^\prime) = \begin{cases} (0, 0, 0) &\mbox{si } H \mathrm{\;est\;ind\acute efini} \\ (C, X, 0) &\mbox{si } 0 \leq H^\prime < 1 \\ (X, C, 0) &\mbox{si } 1 \leq H^\prime < 2 \\ (0, C, X) &\mbox{si } 2 \leq H^\prime < 3 \\ (0, X, C) &\mbox{si } 3 \leq H^\prime < 4 \\ (X, 0, C) &\mbox{si } 4 \leq H^\prime < 5 \\ (C, 0, X) &\mbox{si } 5 \leq H^\prime < 6 \end{cases}$

$\begin{align} &m = L - C \\ &(R, V, B) = (R^\prime + m, V^\prime + m, B^\prime + m) \end{align}$

HSL

Lors de la même édition du SIGGRAPH, George H. Joblove et Donald Greenberg présentent d'autres modèles basés sur un cercle chromatique^[4] dont un qu'ils nomment "Hue/Relative chroma/Intensity" qui sera largement diffusé en tant que "Hue/Saturation/Lightness" ou parfois "Hue/Saturation/Luminance". Il sera, comme HSB, popularisé en français sous les termes de "Teinte/Saturation/Luminosité" avec quelques exceptions (CorelDraw et AutoCAD, par exemple) qui traduisent le paramètre L par "Luminance".

On le retrouve actuellement dans les outils de sélection de couleur de Microsoft^[3], CorelDRAW, AutoCAD, Paint Shop Pro, Inkscape, etc. Il est aussi utilisé dans la norme CSS^[5].