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Comment interpréter l’histogramme de luminosité de Photoshop ?

jeudi 8 janvier 2009

Photoshop propose dans son histogramme une représentation par défaut en RVB mais aussi en option un histogramme luminosité. La différence de représentation entre ces deux histogrammes déroute bon nombre d’utilisateurs. L’histogramme RVB favorise la lecture des extrémités où les couleurs sont tronquées, l’histogramme Luminosité privilégie la lecture de la distribution tonale interne.

Fig. 1. Pourquoi ces deux histogrammes apportent-ils des informations totalement différentes sur l’image ? Pourquoi l’histogramme RVB favorise plutôt le contrôle des valeurs tronquées ? Pourquoi l’histogramme luminosité est-il plus précis sur la répartition des valeurs.

Fig. 2. Si on observe les trois histogrammes des couleurs primaires, on voit bien que l’histogramme RVB représente une moyenne de ces trois couches, alors que l’histogramme luminosité ressemble à une couche unique : celle du vert.

L’histogramme RVB est à privilégier si on cherche à connaître les débordements et les valeurs tronquées, car il affiche la somme des trois composantes primaires. Pour plus de précision, on peut bien sûr consulter les trois couches séparément, mais la vue d’ensemble de l’histogramme RVB résume parfaitement la situation même si la précision est divisée par trois. Par contre, comme il ne sépare pas les informations de luminosité et de chromaticité, il ne permet pas de se faire une idée de la distribution tonale de la luminosité.

L’histogramme de luminosité quant à lui, présente les couleurs tronquées aux extrémités que si elles sont effectivement blanches ou noires, et ne présente pas le débordement de couleur par saturation. Il apporte une bonne précision lorsqu’il s’agit d’observer la répartition tonale. Pour obtenir l’histogramme de luminosité, Photoshop utilise un système de coefficients "Luma" emprunté à la norme vidéo REC 601. (En savoir plus sur les coefficients Luma.) Rappelons aussi que cette luminosité propre à l’histogramme n’a rien à voir avec la luminosité du mode TSL qui est encore autre chose.(En savoir plus sur la luminosité TSL.)

Fig. 3. Ce graphique compare la luminosité effective entre les couleurs primaires de votre moniteur. Même si le mode RVB donne à chacune la valeur de luminosité 255 (La luminance est effectivement au maximum), le vert est ressenti nettement plus lumineux que le bleu.

Ces coefficients qu’on applique aux trois couleurs primaires permettent de tenir compte de leur luminosité réelle (ou du moins de s’en approcher). Avec eux, la primaire verte intervient pour 60 % de la luminosité et la primaire rouge intervient pour 30 %. La primaire bleu se contente du reste, soit 10 %.

Images saturées et images désaturées

Lorsque une image n’est pas très saturée, la représentation RVB se rapproche de la représentation Luminosité pour devenir identique lorsque la désaturation est maximum (image en niveaux de gris). Plus l’image comporte des éléments aux couleurs saturées, plus l’histogramme RVB s’éloigne de la représentation Luminosité. L’image de la figure 4 qui présente une situation extrême permet de mieux comprendre le sens de chacune des représentations. La saturation d’une image est donc un critère important pour privilégier l’un ou l’autre des histogramme. Il faut tenir compte que lorsqu’il s’agit de couleur atteignant l’intensité maximum (255), il ne s’agit pas en fait de luminosité, mais de saturation qui se trouve tronquée, c’est un, des travers du modèle RVB. La luminosité maximum, comme vous le savez, est atteinte par les mélanges, c’est à dire lorsque la saturation baisse.

Fig. 4. Cette image met en évidence les différences entre histogramme RVB et histogramme luminosité. Les zones colorées ont une intensité maximum d’un niveau 255. Il n’a dans cette image aucune zone blanche et aucune zone noire.

Fig. 5. L’histogramme RVB de l’image de la fig. 4 nous informe que l’image est fortement tronquée des deux côtés comme si on avait des blancs brûlés et des noirs bouchés.

L’histogramme luminosité propose une représentation tout à fait réaliste, puisqu’on reconnaît les trois pics de saturation, précisément placés en fonction de leur luminosité. Le bleu est positionné à 10 % de luminosité, le rouge à 30 % et le vert à 60 %.

Comment est calculé l’histogramme RVB ?

La représentation dans l’histogramme composite RVB s’appuie sur la somme des trois composantes divisée par 3 , ce qui donne une moyenne de la luminosité : L = (R + V + B)/3

Pour la comparer à la luminosité, écrivons plutôt :
L = 0,33 R + 0,33V = 0,33 B

Les valeurs numériques RVB de chaque composante sont prises en compte, ce qui a le gros avantage de voir immédiatement si des valeurs sont tronquées en limite de l’histogramme.

Comment est calculé l’histogramme luminosité ?

Rappelons d’abord en deux mots comment évolue la luminosité dans le modèle RVB. Dans un premier temps, la luminosité augmente depuis le noir jusqu’à la saturation de la couleur primaire, puis dans un deuxième temps, lorsqu’il y a mélange de couleurs, la luminosité progresse (alors que la saturation baisse) encore pour atteindre le blanc qui est le maximum C’est sur la première partie que vont intervenir les coefficients luma en spécifiant la luminosité de chaque primaire. Plus la primaire est lumineuse plus le coefficient sera fort.

L = 0,30 R + 0,60 V + 0,10 B

Grâce à cette formule, on se rapproche de notre sensibilité visuelle pour appréhender la luminosité. Désormais l’histogramme reflète précisément le contenu lumineux.

Conclusion

Vérifiez toujours si les couleurs tronquées le sont à cause de leur saturation ou à cause de leur luminosité. Dans le premier cas, les aplats qui apparaissent sont des aplats de saturation souvent très peu visibles. Dans le deuxième cas, les aplats se matérialisent soit dans le noir soit dans le blanc, c’est le syndrome du ciel brûlé qui pénalise définitivement une photo.

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