Glossaire de la couleur de la lumière, de la chromaticité et de la photométrie

Cette référence est conçue pour les professionnels, ingénieurs et chercheurs en éclairage, ingénierie optique et science des couleurs. Chaque entrée offre une définition rigoureuse, une théorie, une méthodologie de mesure et des applications pratiques en aviation, avec des références à l’OACI, la CIE et d’autres sources faisant autorité.

A

Absorption (de la lumière)

L’absorption est le processus par lequel un matériau capte le rayonnement électromagnétique incident (notamment la lumière visible), convertissant son énergie—généralement en chaleur, parfois en énergie photochimique. Le degré d’absorption dépend des propriétés du matériau, de la longueur d’onde incidente et de l’angle.

Application :
L’absorption influe sur la composition spectrale de la lumière en éclairage, photométrie et colorimétrie. Par exemple, dans l’éclairage des cabines d’avions, des matériaux à faible absorption dans le visible sont choisis pour leur efficacité, tandis que des revêtements peuvent viser une absorption sélective pour réduire l’éblouissement ou les UV.

Mesure :
Quantifiée par le coefficient d’absorption ; mesurée à l’aide de spectrophotomètres ou de sphères d’intégration. Les normes OACI (Annexe 14) exigent que les matériaux de surface pour l’éclairage des pistes soient testés pour leur absorption afin d’assurer la visibilité et la fidélité des couleurs.

Exemple :
Les filtres à densité neutre et les lunettes de soleil utilisent une absorption contrôlée pour atténuer la lumière. En photométrie, des corrections d’absorption sont effectuées pour des mesures précises du flux lumineux ou de la chromaticité.

B

Corps noir (radiateur de Planck)

Un corps noir est un objet idéalisé qui absorbe tout le rayonnement incident et réémet de l’énergie selon la loi de Planck. Son spectre émis dépend uniquement de la température, avec une longueur d’onde de pic qui se décale inversement avec la température selon la loi du déplacement de Wien.

Application :
Le rayonnement de corps noir fonde les définitions de température de couleur. L’OACI spécifie les chromaticités de corps noir pour l’éclairage des aérodromes, assurant la cohérence mondiale. Le lieu planckien dans les diagrammes de chromaticité sert de référence pour la température de couleur corrélée (TCC).

Mesure :
Des sources de corps noir (ex. lampes tungstène) servent à l’étalonnage des instruments photométriques. Leur distribution spectrale de puissance est comparée à celle de sources réelles pour déterminer la TCC.

Exemple :
L’illuminant standard CIE A (2856 K) est une référence basée sur le corps noir pour l’étalonnage et le rendu des couleurs. Les écrans de cockpit utilisent des références de corps noir pour une balance des blancs cohérente.

Luminosité

La luminosité est l’attribut subjectif décrivant à quel point une zone paraît lumineuse à un observateur humain, indépendamment de sa luminance physique. Influencée par l’intensité lumineuse, l’adaptation de l’observateur, l’arrière-plan et le contraste, la luminosité est un phénomène perceptif, non une valeur physique directement mesurable.

Application :
La luminance (cd/m²) en est le corrélat physique, mais la perception humaine peut diverger en raison de facteurs comme l’effet Purkinje ou l’éblouissement. L’OACI spécifie une luminance et une uniformité minimales pour l’éclairage des aéroports afin d’assurer une luminosité perçue pour la sécurité des pilotes.

Mesure :
Des luminancemètres ou photomètres d’imagerie fournissent des mesures objectives. Des tests psychophysiques relient la luminosité perçue à la luminance en recherche.

Exemple :
Les feux de bord de piste doivent atteindre une luminance minimale pour la visibilité, en tenant compte de l’atténuation atmosphérique. La luminosité de l’éclairage du cockpit est ajustée pour éviter l’éblouissement et préserver la vision nocturne.

C

Candela (cd)

La candela (cd) est l’unité de base SI de l’intensité lumineuse—la puissance lumineuse émise par une source dans une direction donnée par unité d’angle solide (stéradian), pondérée par la fonction de luminosité V(λ) pour la vision photopique humaine.

Application :
La candela quantifie la sortie directionnelle des feux de signalisation et de navigation. L’OACI fixe des valeurs minimales et maximales de candela pour l’éclairage aéronautique afin d’assurer à la fois la visibilité et la prévention de l’éblouissement.

Mesure :
Mesurée avec des gonio-photomètres ou bancs photométriques, en alignant un capteur à des angles spécifiques et en quantifiant le flux par angle solide.

Exemple :
Les feux d’axe de piste doivent émettre au moins 200 cd dans le faisceau principal, selon l’Annexe 14 de l’OACI. Les feux anticollision des avions sont évalués en candelas pour leur visibilité sous des angles spécifiés.

Chromaticité

La chromaticité spécifie la qualité d’une couleur indépendamment de la luminance—définissant la teinte et la saturation. Représentée par des paires de coordonnées (x, y) dans la CIE 1931 ou (u’, v’) dans la CIE 1976.

Application :
Fondamentale pour la spécification des couleurs en éclairage, affichages et science des matériaux. Les normes aéronautiques définissent des régions de chromaticité pour les feux de signalisation, assurant que les couleurs sont distinguables pour la sécurité.

Mesure :
Dérivée des valeurs tristimulus (X, Y, Z) à l’aide des fonctions colorimétriques de la CIE. Des instruments comme les spectroradiomètres mesurent la distribution spectrale de puissance pour calculer la chromaticité.

Exemple :
L’OACI définit les limites de chromaticité du vert pour les feux de taxiway. La fabrication de LED exige une maîtrise stricte de la chromaticité pour éviter les variations de couleur visibles.

Coordonnées de chromaticité

Valeurs numériques définissant la position d’une couleur dans un diagramme de chromaticité—(x, y) dans la CIE 1931, (u’, v’) dans la CIE 1976 UCS.

Application :
Utilisées pour communiquer et spécifier précisément les tolérances de couleur en fabrication et réglementation. L’OACI définit les coordonnées admissibles pour la conformité de l’éclairage aéronautique.

Calcul :
À partir des valeurs tristimulus :

• x = X/(X+Y+Z)
• y = Y/(X+Y+Z)
• u’ = 4X/(X+15Y+3Z)
• v’ = 9Y/(X+15Y+3Z)

Exemple :
Les modules LED pour intérieurs d’avion sont testés pour leurs coordonnées (x, y) afin d’assurer l’uniformité des couleurs.

Diagramme de chromaticité

Représentation graphique 2D de toutes les chromaticités perceptibles. Les diagrammes CIE 1931 (x, y) et CIE 1976 (u’, v’) sont les plus courants. Le lieu spectral forme la frontière des couleurs spectrales pures.

Application :
Utilisé dans la conception, l’étalonnage et la régulation de l’éclairage et des affichages. Les normes OACI et CIE définissent des régions de couleur pour la conformité.

Visualisation :
Le diagramme CIE 1931 forme une forme de fer à cheval ; le lieu planckien trace la progression de la température de couleur.

Exemple :
La certification de nouveaux feux LED de piste implique de tracer leur chromaticité pour vérifier la conformité aux limites de couleur OACI.

CIE (Commission Internationale de l’Éclairage)

La CIE est l’autorité internationale pour les normes de mesure de la lumière et de la couleur. Elle établit des systèmes et une nomenclature pour la photométrie, la colorimétrie et la radiométrie, qui servent de base aux normes OACI, ISO et IES.

Contributions clés :

• Observateur standard CIE 1931 et fonctions colorimétriques
• Illuminants standard (A, D65, etc.)
• Définitions de chromaticité, température de couleur, rendu des couleurs
• Protocoles de mesure des unités photométriques

Exemple :
Les spécifications de couleur de l’OACI pour l’éclairage des pistes sont basées sur les normes CIE, assurant cohérence et sécurité à l’échelle mondiale.

Observateur standard CIE 1931

Modèle mathématique de la réponse moyenne de l’œil humain à la couleur en conditions photopiques (lumière du jour), basé sur les fonctions colorimétriques (x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)) pour un champ de vision de 2° (région fovéale).

Application :
Référence pour tous les calculs colorimétriques—valeurs XYZ, coordonnées de chromaticité et espaces colorimétriques. L’OACI impose l’observateur CIE 1931 pour la certification de l’éclairage aéronautique.

Mesure :
Les instruments colorimétriques utilisent ces fonctions pour dériver les valeurs XYZ à partir de mesures spectrales.

Exemple :
Un spectroradiomètre mesure la DSP des feux de navigation et applique les fonctions CIE 1931 pour calculer les coordonnées de couleur pour la conformité réglementaire.

Coordonnée de couleur

Valeur numérique (ou ensemble) situant un stimulus coloré dans un espace colorimétrique ou un diagramme de chromaticité—(x, y) dans la CIE 1931, (u’, v’) dans la CIE 1976, (L*, a*, b*) dans la CIE Lab*.

Application :
Utilisée pour la spécification des couleurs, la fabrication, la conception de l’éclairage et la conformité. Les feux d’aviation sont définis par des coordonnées de couleur spécifiques dans les documents OACI.

Exemple :
Les feux de taxiway sont testés par lot pour leurs coordonnées (x, y) afin de confirmer l’émission du vert spécifié.

Fonctions colorimétriques

Courbes de sensibilité spectrale normalisées (x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)) représentant la réponse de l’observateur standard CIE à la lumière monochromatique. Elles définissent la quantité de chaque primaire nécessaire pour égaler une longueur d’onde donnée.

Application :
Base mathématique pour transformer les DSP en valeurs tristimulus XYZ, utilisées dans tous les calculs colorimétriques.

Mesure :
Appliquées comme facteurs de pondération sur les DSP mesurées entre 380–780 nm.

Exemple :
Les DSP des feux d’avertissement d’avion sont multipliées par les fonctions colorimétriques pour vérifier la conformité de la chromaticité.

Colorimétrie

Science de la quantification et de la description de la perception humaine des couleurs à l’aide de systèmes standardisés et de descripteurs numériques. Elle inclut les espaces colorimétriques, les protocoles de mesure et les transformations mathématiques reliant la lumière physique à la couleur perçue.

Application :
Fondement pour la spécification et le contrôle qualité de la couleur en éclairage et affichage. Les normes OACI et CIE utilisent des méthodes colorimétriques pour définir les paramètres acceptables de l’éclairage aéronautique.

Mesure :
Impliquant la mesure de la DSP, l’application des fonctions colorimétriques, et le calcul des valeurs tristimulus, de la chromaticité et de la température de couleur corrélée.

Exemple :
Les feux de navigation LED sont évalués par analyse colorimétrique pour garantir la conformité OACI.

Rendu des couleurs (Indice de rendu des couleurs, IRC)

Le rendu des couleurs décrit la fidélité avec laquelle une source lumineuse restitue les couleurs des objets par rapport à une référence. L’indice de rendu des couleurs (IRC, Ra) est un indicateur CIE (0–100) quantifiant cette propriété.

Application :
Crucial dans les environnements où la précision des couleurs est importante—cabines d’avion, salles de contrôle et signalisation. L’OACI et l’IES recommandent un IRC minimal pour l’éclairage intérieur/extérieur pour la sécurité et la clarté visuelle.

Mesure :
Évalué en illuminant des échantillons standard de couleur, en mesurant les différences de couleur par rapport à une référence, et en faisant la moyenne des huit premiers échantillons testés.

Exemple :
L’éclairage des cabines des avions de passagers est spécifié avec un IRC supérieur à 80 pour le confort et une perception fidèle des couleurs des panneaux de sécurité.

Espace colorimétrique

Système mathématique définissant un ensemble de couleurs comme combinaisons de coordonnées. Espaces courants : CIE XYZ (indépendant du périphérique), sRGB (affichages), CIE Lab* (uniforme perceptuellement).

Application :
Permet la communication cohérente des couleurs entre dispositifs et supports. L’éclairage aéronautique, les affichages et matériaux se réfèrent à des espaces colorimétriques pour la spécification technique et la conformité.

Exemple :
Les écrans de cockpit d’avion sont étalonnés en sRGB pour assurer l’apparence correcte des symboles et avertissements.

Température de couleur

La température, en kelvins (K), d’un corps noir qui émet une lumière de couleur la plus semblable à celle de la source. Décrit la teinte de la lumière blanche, du chaud (K faible) au froid (K élevé).

Application :
Spécifie la teinte de la source blanche en conception d’éclairage. L’OACI fait référence à la température de couleur pour distinguer les classes de lumière blanche des pistes.

Mesure :
Déterminée en faisant correspondre la chromaticité de la source au lieu planckien dans un diagramme de chromaticité.

Exemple :
Les feux de bord de piste peuvent être spécifiés à 4000–6500 K pour un blanc neutre à froid, maximisant la visibilité.

Température de couleur corrélée (TCC)

La TCC est la température du corps noir dont la chromaticité correspond le plus étroitement à celle d’une source non corps noir (comme les LED), exprimée en kelvins (K). Utilisée pour décrire la teinte de la lumière blanche quand la source n’émet pas un rayonnement de corps noir parfait.

Application :
La TCC spécifie la “blancheur” des LED, fluorescents ou autres sources techniques. En aviation, la TCC garantit une apparence cohérente des feux de signalisation et de piste, même avec des sources modernes non corps noir.

Mesure :
La chromaticité de la source est tracée sur un diagramme, et la TCC est déterminée par le point le plus proche sur le lieu planckien.

Exemple :
Les feux de piste LED sont spécifiés selon la TCC pour que leur blanc corresponde aux systèmes à incandescence existants.

Ce glossaire continuera de s’enrichir au fur et à mesure de l’évolution de la technologie d’éclairage, de la science de la mesure et des normes.