La couleur

"L’humanité est intimement liée à la couleur". Ces mots de Jacques Livage, professeur de chimie au Collège de France confirment à quel point la nature et le vivant émerveillent par la richesse et la variété des effets colorés qu’ils offrent à notre regard. L'art s'en est longtemps inspiré, mais aussi la mode, et de nos jours, le marketing. Aujourd’hui, la couleur constitue un thème fédérateur et transversal d’une communauté industrielle, artistique et universitaire riche d’approches diverses.
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En effet, depuis sa production jusqu’à sa perception visuelle, le phénomène coloré passe par une chaîne de processus dont la compréhension met en jeu un large spectre de domaines scientifiques, la physiologie, l’optique et l’électromagnétisme, la physique et la chimie du solide, la minéralogie, la physico-chimie et la biologie. Côté industriels, la couleur intéresse les fabricants, industriels des pigments, des peintures, des cosmétiques, fabricants de supports (papiers, textiles, bois…), ainsi que les musées, conservatoires et écoles spécialisées.
Les marchés potentiels représentent des enjeux financiers. La plupart d’entre eux concernent l’optimisation de l’effet coloré ou la recherche d’effets nouveaux.

Tous ces enjeux reposent sur une compréhension fine des mécanismes de la couleur et posent des problèmes relevant de la recherche fondamentale qui nécessitent une mise en synergie des différents acteurs.
Cette problématique est maintenant posée de manière récurrente par les industriels aux laboratoires de recherche.

Nous vous proposons de retrouver les points saillants du bilan du GDR "Couleur et matériaux à effets visuels", rendu public le 14 mars dernier au CNRS, dressant un état des recherches menées sur la couleur, au termes de 4 ans, en partenariat avec l’industrie. A cet effet, nous vous proposons les témoignages d’acteurs référents dans le domaine de la couleur tels que Saint-Gobain, Thomson, le LNE et ColorDimensions.

En raison du fait que la couleur est, la plupart du temps, une activité diffuse au sein d’un procédé industriel plus global, il ne nous a pas été possible d’obtenir des chiffres sur le marché qu’elle représente, tant à l’échelle nationale que francilienne.

Le GDR "Couleur et matériaux à effets visuels"

Origines

Ce GDR est né en 2003 à la suite du colloque "Matériaux et couleur" organisé en décembre 2000 à Nantes par l'Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN), et des rencontres de l'Ecole de Printemps de Roussillon organisées depuis trois ans par l'association OKHRA, le Centre français de la couleur (CFC) et le Centre de Rrecherche et de Restauration des musées de France (C2RMF, Musée du Louvre). C'est particulièrement à l'occasion de ces rencontres qui réunissaient une très large palette de participants que s'est révélé aux chercheurs et industriels l'ampleur du caractère pluridisciplinaire de la thématique de la couleur, l'actualité de la recherche sur les effets visuels et la nécessité d'en repenser et d'en développer l'enseignement.
Fort de ses enjeux à la fois scientifiques et industriels, le GDR est composé de 266 membres, 82 équipes de recherche, dont 8 équipes européennes et 24 groupes industriels et entreprises.

Les enjeux du GDR

Le GDR est articulé autour d’un comité de direction, présidé par Jacques Lafait et d’un conseil scientifique.
Il s’est fixé les objectifs suivants :
- Promouvoir une approche pluridisciplinaire des phénomènes liés à la couleur dans les matériaux et aux effets visuels associés, en mettant en synergie ses différents acteurs dans les sciences humaines (art, communication), les sciences du vivant (biologie, médecine, zoologie), les sciences de l’univers (minéralogie), la chimie et la physique et l’industrie.
- Identifier les enjeux au plan de la recherche fondamentale et au plan des applications industrielles et artistiques. Mettre en chantier des actions pluridisciplinaires pertinentes pour tenter de répondre à certains de ces enjeux.
- Proposer un renouvellement et une dynamisation de l'enseignement de cette thématique dans une vision pluridisciplinaire plus globale, mieux orientée vers la modélisation et la réalisation des effets nouveaux actuellement recherchés.
Afin de répondre à ces problématiques, les recherches ont été organisées à travers 5 ateliers.
- Couleurs naturelles, minéraux, le vivant (biomimétisme)
-Couleur - art - création
- Production des couleurs et visualisation
- Caractérisation et modélisation de la couleur et des effets visuels
- Perception visuelle et métrique de l'apparence

2003-2007, bilan du GDR

Les industriels des cosmétiques, de l'automobile, des produits chimiques, des verres, des peintures, des techniques de l'information, ont manifesté un grand intérêt à l'égard du GDR.

Une large part des problèmes qui se posent à eux (optimisation d'une couleur ou d'un effet, recherche d'effets nouveaux, quantification et reproductibilité) est de nature fondamentale.
Le cadre pluridisciplinaire du GDR a permis de faire avancer ces problématiques. C'est pourquoi, le rôle des industriels dans le GDR a consisté à aider à définir les problèmes les plus actuels posés dans le domaine des applications et ensuite, de dresser un l'état de l'art des méthodes utilisées chez eux, tant en modélisation qu'en caractérisation. Enfin, le GDR les a guidés le choix de méthodes plus efficaces, en rappelant le principe de réalité. "Le GDR a été un succès puisqu’il est renouvelé pour les 4 ans à venir. Les répercussions de la couleur sont telles que son enseignement au niveau universitaire, très axé sur les applications, s’est énormément développé ces dernières années", déclare Jacques Lafait.
Pour corroborer ce témoignage, Jacques Livage, professeur de chimie au Collège de France ajoute : "Nous avons donné des cours sur la couleur au Collège de France pendant deux années scolaires 2003/2004 et 2004/2005. Le GDR a offert un cadre de collaborations très étroites et extrêmement productives pendant ces deux ans".

Couleurs naturelles, minéraux, le vivant (biomimétisme)

Cet atelier animé par Serge Berthier et Emmanuel Fritsch s’est fixé l’objectif de caractériser les couleurs du monde du vivant, minéral et végétal. Ce travail a impliqué une action en deux temps : d’une part réaliser une caractérisation morphologique, microscopique et tomographique des propriétés optiques des animaux, et, d’autre part modéliser les objets. De ces travaux, il ressort que la couleur est créée à la plus petite échelle par un empilement de couches minces. Les écailles des papillons sont composées de myriades d’écailles empilées de manière désordonnée. Ce désordre joue un rôle important pour la robustesse colorimétrique car il supprime l’iridescence. Il en va de même pour le charançon dont la couleur reste inchangée quel que soit l’angle de vision, grâce au désordre. Les travaux menés sur la composition colorimétrique du morpho ont donné lieu à des collaborations industrielles avec Peugeot, Saint-Gobain et Rhodia, notamment pour mettre au point des écailles de morpho en silice pour des verres colorés aux propriétés hydrophobes.

Transposition d’un phénomène biologique à des applications industrielles : couleur et bio mimétisme
	Exemple de travail mené au sein de cet atelier, le bio mimétisme consiste à analyser des effets observés dans le monde du vivant et à les transposer dans des matériaux de synthèse produits industriellement. Ces effets, luxuriants lorsqu'ils concernent la couleur, se révèlent être la combinaison complexe de phénomènes physiques souvent très simples, telles les interférences, la diffraction et la diffusion de la lumière. Un exemple de biomimétisme : le coléoptère philippin de la famille des Curculionidæ. Ce petit coléoptère, dont la famille n'a pas moins de 500 millions d'années, irradie dans toutes les directions des couleurs changeantes à partir des écailles de sa carapace, du fait de leur structure périodique à trois dimensions, à l'échelle de la longueur d'onde de la lumière. Il est maintenant possible de reproduire cette structure dite "en cristal photonique" avec des semi-conducteurs dans les fibres optiques afin de rediriger la lumière. Elle est également en développement dans les nouveaux écrans de visualisation et les futurs ordinateurs tout optique.

Couleur - Art – Création

Cet atelier a eu pour vocation de réfléchir aux interactions entre l’approche scientifique et artistique de la couleur utilisée dans les arts. Michel Menu, du C2RMF, a effectué un bref bilan de l’exposition "Lumière Couleur" qui s’est tenue entre juin et juillet 2005, expliquant qu’il s’agissait d’un mélange de la restitution du travail mené entre historiens de l’art et chimistes, tournant autour des pièces de musée. "Il s’est notamment agi de travailler sur les phénomènes colorés de la peinture flamande", a-t-il indiqué.

Pour sa part, Michel Blay, directeur de recherche au CNRS, a abordé les aspects des évolutions historiques de la couleur et du mouvement autour de deux questions centrales : Quelles sensations esthétiques donnent les couleurs en mouvement ? Comment rendre la dynamique avec la peinture ? Questions illustrées par plusieurs exemples : une travail expérimental datant de 1912 de Blaise Cendrars et Sonia Delaunay visant à créer une oeuvre simultanée, jouant sur le jeu des mots et des couleurs ; le tableau Les hélices de Robert Delaunay ; la démarche à la fois du dadaïsme de Marcel Duchamp et des peintres futuristes qui avaient tenté de décortiquer le mouvement à l’aide des couleurs. A travers ces différents exemples, il est ressorti que les couleurs dans l’histoire de la peinture servaient à rendre la vitesse, la dynamique et la force.
Ensuite, Jean Le Rohellec à travers sa démonstration "l’image visuelle n’est pas une image photographique" a abordé la couleur selon l’approche cognitive, ou comment la couleur est perçue du point de vue neurophysiologique.

Jean Le Rohellec, Docteur en Sciences cognitives, est également photographe et écrivain. A l'occasion du bilan du GDR, il avait exposé ses photos et poèmes au sein du bâtiment du CNRS. Il s'est servi de ces photos, volontairement prises à la lumière naturelle sur le sol parisien, pour appuyer sa démonstration scientifique sur l'approche cognitive de la couleur

Photos à l'appui, Jean Le Rohellec a fait partager les conclusions de son étude sur les interactions lumière / matière. "Le contenu chromatique d’une scène visuelle donnée est extrait par le système nerveux, au cours d’étapes successives et conjuguées. Ainsi, la couleur, comme la perception de la scène visuelle, est construite activement par le système nerveux, selon des processus d’interactions complexes entre les caractéristiques physiques de la stimulation et les caractéristiques neurophysiologiques du système visuel".
La couleur perçue n’est pas strictement dépendante de la participation d’un, de deux ou de trois types de cônes, mais engage différentes familles de neurones qui participent en parallèle à l’extraction de contenus informationnels de la scène visuelle. Un des points cruciaux de cette extraction est la conjugaison des signaux bio-électriques dont seront extraits aux niveaux supérieurs à la fois les attributs de forme et les attributs de couleur. Plus généralement Jean Le Rohellec a expliqué que chaque culture avait une perception sensorielle de la couleur différente, à travers la phrase : "Tous en un temps commun et en un temps de nous-mêmes, voyons autre chose que la même chose".

Production des couleurs et visualisation

Jean-Marc Frigerio a dressé le bilan de cet atelier focalisé sur la production de la couleur et des effets visuels qui lui sont liés, par des techniques et des effets physiques et/ou chimiques.

Les recherches ont porté sur les matériaux émissifs, matériaux pour la luminescence, photoluminescence, cathodoluminescence, thermoluminescence, phosphores pour l’éclairage et la visualisation, diodes blanches et matériaux commandables. Parmi les conclusions à propos des propriétés intrinsèques de la couleur des matériaux, il est ressorti qu’il était très difficile de déterminer l’indice optique d’un matériau dont la surface soit imparfaite.



D’autres travaux ont eu pour objet les oxydes transparents et les cristaux photoniques, ainsi que les matériaux hybrides organiques et non organiques. Les travaux en relation avec les industriels ont touché les matériaux photochromes, thermochromes et électrochromes, notamment pour des applications de vitrage en partenariat avec Saint-Gobain.

Les aspects de la couleur de multiples matériaux Interview d'Hervé Arribart, Directeur scientifique chez Saint-Gobain
	Ferrari Supermecanica, équipée d’un toît électrochrome Saint-Gobain Sekurit© Nombreuses sont les activités industrielles , et scientifiques qui impliquent un travail sur la couleur. En termes d’effectif ce sont près de 400 personnes, soit environ 15% de l’effectif total de R&D qui effectuent des recherches dans ce domaine. Les travaux menés sur la couleur touchent prioritairement le verre plat, puis les poudres céramiques, ainsi que les matériaux de construction : le plâtre, le faux bois et les fausses ardoises, les enduits de façade. Le verre A l’échelle du groupe Saint-Gobain, le CA généré par les activités verrières représente environ 10 milliards d’euros par an. Il existe au sein de la filiale Verreries de Saint-Just une expertise sur la coloration des verres qui repose sur une expérience multi-séculaire. La couleur comme élément constitutif du verre demeure un thème de recherche toujours d’actualité car tout n’a pas encore été inventé dans ce domaine. Beaucoup de travail continue d’être réalisé sur les bouteilles et sur les vitrages. Dans ce dernier domaine, la question de la couleur est très subtile car il s’agit souvent de travailler sur l’absence de couleur. De moins en moins de couleurs La recherche de verres de moins en moins colorés est très actuelle. Elle a commencé avec la pyramide du Louvre, car pour cette dernière, son architecte Leoh Ming Pei voulait des verres très blancs. "Comme le verre est naturellement légèrement vert, en raison de la présence d’ions fer, nous avons dû purifier les matières premières et oxyder le matériau pour réduire le taux d’ions fer dans l’état ferreux. La pyramide a représenté une véritable aventure technique et industrielle. Elle a fait naître de nouvelles demandes, par exemple des muséographes, ou des galeristes qui voulaient équiper leurs boutiques de vitres claires. Elle a aussi servi le photovoltaïque pour lequel le moindre pourcentage de rendement énergétique est très important, et où donc le panneau de verre doit être le plus transparent possible. De cette expérience, sont nées les gammes de verres Diamant, commercialisés par Saint-Gobain pour les magasins de luxe et Albarino, pour les applications photovoltaïques", indique Hervé Arribart. Les couches minces Une autre demande à propos du verre a émané des architectes qui voulaient diversifier les couleurs des reflets des vitrages des bâtiments. Scientifiquement ces verres colorés s’obtiennent par des couches minces déposées à la surface du verre, un thème de recherche considérable, car ces couches minces confèrent au verre des propriétés thermiques et, de ce fait, génèrent des économies d’énergie. Le dépôt de couches minces offre, en effet, une meilleure retenue de la chaleur, tout en évitant la surchauffe en été. "Ces verres "thermiquement intelligents" ont également percé au niveau de l’automobile, le pare-brise d’une voiture sur deux en Europe en étant pourvue", précise Hervé Arribart. Les produits X-chromes (photochromes, thermochromes, électrochromes) Ces verres changent de couleur selon les conditions extérieures, comme les lunettes photochromes, à dessein selon les besoins des utilisateurs. Dans cette gamme se sont surtout les produits électrochromes qui ont été poussés, afin que l’utilisateur puisse éclaircir ou obscurcir les vitres à volonté. "Il s’agit aujourd’hui d’un marché de niche, car c’est un produit coûteux. Le conducteur peut jouer sur la pénétration des rayons du soleil et l’aspect vitres teintées, c’est à la fois pratique et esthétique. Ces verres sont pourvus de telles capacité d’obscurcissement qu’ils offrent d’importantes perspectives de marchés en devenant des « vitres volets » pour les habitations ou bien de nouvelles générations de hublots pour les avions de demain". Les verres pour l’éclairage Ce sont des verres qui émettent de la lumière de couleur. Ils sont liés aux technologies et évolutions en matière d’éclairage, tels les LED et OLED. "Avec une percée plus nette vers les OLED, ces verres destinés à des applications de décoration ou d’éclairages colorés pour les événements et manifestations constituent un autre très gros marché potentiel". Les matériaux de construction Moins high tech, la diversité des textures, aspects et couleurs des matériaux de construction touche tout le monde. "Pour les enduits de façade, l’enjeu scientifique porte sur l’incorporation soit de colorants soit de pigments directement dans les matériaux. Ceux-ci doivent offrir des propriétés très robustes afin de résister aux intempéries de manière durable, un enjeu qui sollicite de sérieux efforts de R&D", conclut Hervé Arribart. Pour en savoir plus : http://www.saint-gobain.com

La couleur au service de la télévision HD, Témoignage de Jean-Pierre Lacotte, directeur des affaires institutionnelles européennes de Thomson
	Sa position de fabricant de caméras et de télécinémas met Thomson dans une situation où la qualité du rendu des couleurs est un réel défi. En effet, il faut restituer avec le plus de fidélité possible la colorimétrie réelle des images saisies par les caméras et la faire correspondre à celle que transmettra l'écran de télévision quel que que soit son ancienneté, son modèle ou sa marque. "Depuis l’apparition de la télévision couleur il y a près de 40 ans, la palette de couleurs est restée stable mais limitée. Si on place les couleurs de référence de la télévision dans le diagramme en "fer à cheval" de la Commission Internationale de l'Eclairage, celles-ci sont peu saturées. Cela dérive de la constitution même des tubes cathodiques, dont la réponse des phosphores donne des couleurs primaires peu saturées. Avec les écrans LCD et plasmas, les matériaux utilisés permettraient de donner des couleurs plus saturées, c'est pourquoi les positions des couleurs de références dans la norme sont légèrement élargies pour la télévision haute définition par rapport à la définition standard", indique Jean-Pierre Lacotte. Le marché des écrans plats, LCD, Plasma tend progressivement à supplanter celui des tubes cathodiques. Parmi ceux-ci les écrans HD-Ready, c'est-à-dire ceux compatibles avec la télévision haute définition deviennent la référence standard, En effet, sur 5,5 millions de télévisions vendues en France en 2006, 1,7 million était constitué de LCD et de plasma HD-Ready. "Avec 8,5 millions d’écrans plasma et 38 millions de LCD dont plus de 50% étaient des écrans HD-Ready sur un total d'environ 180 millions de téléviseurs vendus dans le monde, 2006 a réellement été l’année du début de déploiement de la HD dans les foyers. Ce marché représente aujourd'hui une quarantaine de M€. Il est en croissance rapide malgré une chute des prix extrêmement rapide, plus de 15% par an actuellement", commente Jean-Pierre Lacotte. Le développement de la gamme de produits pour les professionnels de la HD constitue le coeur de métier de Thomson Grass Valley. Cette filiale de Thomson offre une gamme complète de produits vidéo HD multi-format, ainsi que des outils audiovisuels de post production, de compression vidéo et de gestion de réseau. Chez Thomson Grass Valley, la couleur représente un thème de recherche important qui fait appel aux compétences d'une petite centaine de chercheurs répartis sur deux sites : au Pays-Bas pour tout ce qui concerne les caméras HD et en Allemagne pour les télécinémas. Ces deux équipes traitent une question centrale : comment améliorer le rendu des couleurs et leur fiabilité sur les technologies HD, afin que les couleurs restituées puissent avoir la qualité de la palette telle que celle perçues par l’oeil humain. Des recherches qui, techniquement, portent en particulier sur le traitement du signal électronique après la capture de l'image. Jean-Pierre Lacotte, Président du HD Forum Thomson Grass Valley n’est pas seul dans sa quête de HD. L’amélioration de la qualité des images est un enjeu de taille qui a donné naissance en juillet 2004 au HD Forum, association qui regroupe une soixantaine d’industriels, éditeurs, diffuseurs, producteurs et distributeurs du secteur de l’audiovisuel, comme par exemple Astra, Avid, Canal +, Darty, Envivio, Eutelsat, Fnac, France Télévision, France Télécom, Globecast, Harmonic, HBS, M6, Noos, Panasonic, Sharp, STMicroelectronics, Sagem, Samsung, Sony, TDF, Thomson, TF1 mais aussi des PME de haute technologie comme MIST ou Let it Wave pour n'en citer que quelques-uns . Tous ont pour but de promouvoir la télévision haute définition en France et en Europe. Répartis dans trois collèges : les industriels, les éditeurs et producteurs et, enfin, les diffuseurs et distributeurs, ces membres du HD Forum se sont fixé comme missions principales : - d’informer sur l’état de l’art et le développement de la HD dans le monde - de favoriser la mise en place de chaînes complètes de production et de distribution sur tous types de supports : TNT, satellite, câble et ADSL - d’aborder techniquement la validation de normes, entre autres, le MPEG4 - de promouvoir la HD auprès des pouvoirs publics et du grand public, en définissant notamment un label destiné aux produits HD. "Cette partie a déjà été traitée lorsque, le 14 juin 2005, nous avons officiellement lancé le label "HD Ready". Pour mémoire, rappelons que ce label est conditionné par le respect d’exigences techniques. Il impose un format d'écran 16/9ème dit "large". Il garantit que l'écran dispose au minimum de 720 lignes. Il garantit que le téléviseur est compatible avec les deux formats de production HD (1 080i et 720p). Il garantit également que le téléviseur dispose d'une double entrée analogique et numérique (YUV, DVI et HDMI). Enfin, le label "HD ready" garantit que les connecteurs DVI et HDMI intègrent le protocole anti-copie européen", conclut Jean-Pierre Lacotte. En savoir plus : http://www.hd-forum.fr

Caractérisation et modélisation de la couleur et des effets visuels

Cet atelier s’est proposé de mettre en relation la modélisation de la couleur et de l'apparence, avec les grandeurs caractéristiques qui lui sont associées et les techniques de mesure et de caractérisation qui permettent d'en rendre compte.

La partie spécifique de cet atelier a concerné la modélisation de la couleur et des effets colorés liés à l'apparence sous l'angle des effets extrinsèques produits par une mise en forme de la structure du matériau.
En termes de modélisation de l’effet visuel, il est désormais possible, par le calcul, de prédire la couleur et l'aspect visuel d'un objet quelconque.

Cela s’applique entre autres, à la restauration des objets d'art du patrimoine ou plus simplement à la restitution vraisemblable de leur aspect initial.

A cet effet, l'équipe de Patrick Callet, du Laboratoire "Mathématiques appliquées aux systèmes" de l'École Centrale Paris, a réalisé une simulation spectrale par lancer de rayons inverses de l'apparence visuelle de bronzes (alliages cuivre/étain) en fonction de leur composition (de gauche à droite 70/30, 80/20, 90/10) sur une statuette de cheval. Ils ont, pour cela effectué une numérisation à trois dimensions, sans contact, de la statuette originale, par lumière structurée (1 million de triangles).

Statuette chinoise d'environ 2000 ans de la collection du Musée national des Arts asiatiques – Guimet © Patrick Callet / CNRS

L’un des autres objectifs de cet atelier était de dresser un état des lieux aussi exhaustif que possible des techniques et des appareillages de caractérisation des effets colorés. Voici ce qui se fait en la matière auprès du spécialisite des tests et mesure qu’est le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais.

La colorimétrie au LNE, témoignage de Jimmy Dubard, ingénieur de recherche de la division thermique et optique

Le LNE bénéficie d’une expérience de plusieurs dizaines d’années dans le domaine des mesures photométriques. Sur les 12 personnes que compte l’unité radiométrie - photométrie, basée sur le site de Trappes à Saint-Quentin-en-Yvelines, 3 à 4 d’entre elles traitent des problématiques en relation avec la couleur. En termes de CA, les tests et mesures liés à la couleur représentent 40% à 45% de l’ensemble de l’activité rayonnements optiques. Le gros de l’activité touchant à la couleur est tourné vers l’étalonnage ou la caractérisation de sources, d’instruments ou de matériaux.

- Les sources
En ce qui concerne les sources, les mesures des caractéristiques colorimétriques sont réalisées sur les diodes électroluminescentes, les sources classiques, telles que les lampes au tungstène et les lampes fluocompactes et aussi sur les cabines de lumière.

Qu’est ce qu’une cabine de lumière ?

Les cabines de lumière sont de petites boîtes d’environ 14.25 x 24 x 13.25 (H x L x P en cm) utilisées par les industriels pour l’inspection et la discrimination des couleurs des encres, plastiques, papiers, colorants, peintures, textiles, etc. Les secteurs applicatifs sont les cosmétiques, revêtements, ainsi que les impressions et emballages. Des cabines de lumière tels que le MM-le, distribué par la société Geneq (en photo ci-contre), offrent trois sources de lumière : jour artificiel (D65), lumière fluorescente blanc froid (CWF) et lumière domestique (incandescente). Toutes les unités peuvent être commandées avec une source UV facultative et/ou une minuterie de lampe à lumière du jour.

- Les instruments
Pour cette activité, le LNE se charge de l’étalonnage d’appareils de mesure de la couleur, colorimètres, spectrocolorimètres et analyseurs TV, utilisés par les fabricants de luminaires, de dispositifs d’affichages, les équipementiers automobiles ou avioniques.

- Les matériaux
Les mesures et essais sur des matériaux sont multiples. "Nous réalisons par exemple des essais pour contrôler que des produits sont conformes aux normes. Il peut s’agir d’une peinture pour vérifier qu’elle corresponde bien à sa référence, ou bien encore de matériaux tels que des papiers, plastiques ou vitres. En bref, tout ce qui touche le tissu industriel", commente Jimmy Dubard.

La couleur dans le cadre de PRISME

L’expertise évoquée ci-dessus est mise à disposition dans le cadre du réseau de mesure et d’expertise PRISME dont le LNE est l’un des sept partenaires, aux côtés de l’Institut d’Optique Graduate School, du Lycée Fresnel, de Thales Research and Technology, de l’Université Paris-Sud 11, Supélec, et du Synchrotron Soleil, entré en juillet 2006.

A ce propos, Jimmy Dubard précise : "Dès notre entrée dans PRISME, nous avons proposé des prestations liées de près ou de loin à la couleur. Nous avons notamment été contactés pour de la mesure de réflexion spectrale d’échantillons en verre traité. Notre offre et la prestation associée ont répondu aux besoins de notre client".

Pour en savoir plus : www.lne.fr

Perception visuelle et métrique de l’apparence

Partant du constat que la couleur tire son origine des variations du spectre de la lumière, mais qu'elle ne se met en place que chez un être vivant doué des capacités visuelles adéquates, cet atelier s’est attaché à essayer de faire avancer l'élaboration d'une "métrique de l'apparence" mettant en relation ces deux aspects.
En effet, dans la réalité, les variations spectrales ne sont pas isolées. Elles surviennent dans un cadre complexe où des variations spectrales, spatiales et temporelles, donnent naissance à une diversité d’attributs visuels : couleur, brillant, transparence, texture macroscopique, grain. Tous concourent au jugement d’apparence des surfaces. Deux questions se posent alors : peut-on proposer une métrique de ces attributs d’apparence ? Dans quelle mesure influent-ils les uns sur les autres ?

La réponse à ces questions est cruciale, actuellement, pour une compréhension fondamentale de "l'apparence", mais aussi et, peut-être surtout, pour dépasser le stade empirique ou semi-empirique dans lequel se trouve le développement technologique de ces effets.

Les connaissances des lois biologiques qui gouvernent la réponse visuelle sont, le plus souvent, non linéaires (par exemple, le système visuel est sensible au contraste de luminance et non à la luminance), et conduisent à des mécanismes de gain, de compression, de saturation et de seuillage. Comme la trivariance visuelle a permis d’établir la colorimétrie et le métamérisme, qui obéissent à des lois linéaires, ces lois non-linéaires devraient être formalisées pour quantifier le pouvoir de discrimination.

A l’appui de ces travaux menés dans le cadre du GDR, Stéphane Perquis, à travers sa Start-up ColorDimensions propose une solution innovante pour la mesure colorimétrique au service des industriels.

Analyse d'un hologramme, copie d’écran du logiciel TheEyeBox © ColorDimensions

Aujourd’hui, pour caractériser et mesurer l’aspect de la couleur, c’est-à-dire, donner une valeur fiable aux différentes caractéristiques d'aspect des matériaux (la brillance, la texture, les défauts d’aspects et toute sorte de perception visuelle d’ordre sensoriel ou perceptuel), l’industrie a, la plupart du temps, recours à l’observation visuelle et au contrôle instrumental avec un spectrophotomètre, une solution traditionnelle, mais peu précise, voire inadaptée.

Les bases de l’analyse de la couleur n’ont, en effet, pas évolué de manière significative depuis 1975.

Riche d’une expérience de 15 ans dans la colorimétrie, Stéphane Perquis, s’est attelé à trouver une solution innovante de caractérisation des matériaux à effets, qui gagne nettement en précision par rapport aux spectrophotomètres existants.
Projet suivi à la fois par Opticsvalley et Incuballiance et par l’Incubateur Régional d’Aquitaine, sa start-up, ColorDIMENSIONS, née à Paris et désormais installée à Pau, a obtenu en 2006 une levée de fonds à hauteur de 200 k€ auprès d’un financier régional, Sebadour et d’OSEO.

"Contrôler visuellement les caractéristiques d’aspect d’un échantillon revient souvent à l’incliner manuellement dans tous les sens. Cela permet au coloriste de vérifier les paramètres de texture et de brillance en complément des informations colorées. Chez ColorDimensions, nous nous sommes donc attachés à mettre au point une méthode métrologique simple et fiable de mesure goniométrique rapide, qui couvre tous les domaines d’observation de l’oeil", indique Stéphane Perquis.
Cette solution est un spectrogoniomètre optique qui mesure en quelques secondes plus de 30 angles simultanément. Il est basé sur une technique d’acquisition brevetée et sur un outil logiciel de traitement permettant de caractériser la perception visuelle des effets de matière. Celui-ci a été développé en partenariat avec l’École des Mines d’Alès, département des études sensorielles (PPMS) du Centre des Matériaux de Grande Diffusion, à Pau (CMGD).

Ce spectrogoniomètre instantané avec une configuration flexible, combiné à des outils de déplacement des échantillons, est, en réalité, un instrument de caractérisation de l’aspect visuel des matériaux – nous proposons de l’appeler un "Aspectomètre" – car les informations de couleur, de brillance et de texture de l’échantillon mesuré sont contenues dans la mesure. Cette solution offre de nouvelles possibilités de contrôle colorimétrique des teintes à effets (effets métallisés, nacrés, irisés), d’analyse des différentes caractéristiques de l’aspect (brillance, texture), ainsi qu’une analyse combinée et très précise des éléments de perception (couleur, brillance, texture) sous la forme d'indices spécifiques.
"L’appairage des données métrologiques avec les informations sensorielles d’un client permet de concevoir des indices d’évaluation de la perception d’un effet ou d’un défaut. A titre d’exemple, notre système permet de détecter et d’analyser le tolérancement d’un défaut d’aspect perçu. Il délivre alors un indice de perception d’un défaut ou "indice sensoriel" en fonction de l’échantillonnage d’une perception évalué par un échantillon d’observateurs. Nous savons, par ailleurs, mesurer et analyser la perception de la peau d'orange ou l’isométrie d’un matériau texturé comme un métal brossé, un plastique ou un textile. Bien entendu, les fonctions d’analyse et de mesure peuvent être personnalisées et automatisées en fonction des besoins de l’utilisateur", précise Stéphane Perquis.

Perspectives

La solution de ColorDIMENSIONS existe sous la forme d’un instrument de laboratoire qui siège dans les locaux de la start-up. Elle doit donc être utilisée sur site. "Nous attendons les premiers contrats qui devraient se concrétiser en milieu d’année. Les industries les plus concernées sont évidement l’automobile, les cosmétiques et l’emballage. Le marché est en réalité très vaste. Il y a, entre autres, des débouchés dans les matériaux métallisés, les plastiques, les textiles, les papiers et cartons en laboratoire et pour la mesure en ligne sans contact. 2007 sera pour nous l’année de la réussite si nous parvenons à lever des fonds pour rendre notre solution portative, ce qui attirera d’autant plus de clients potentiels. Pour ce faire, nous nous appuierons notamment sur nos voisins de la technopole Hélioparc de Pau, 2PSM, association qui rassemble des industriels, des créateurs d'entreprises, des chercheurs et des institutionnels oeuvrant en synergie dans le domaine des propriétés psychosensorielles des matériaux et nous recherchons des partenaires industriels pour mettre au point de nouveaux algorithmes et conclure des alliances techniques et commerciales. ColorDIMENSIONS s’est donné pour objectif 2007 un chiffre d’affaires de 300K€ en attendant 2008 qui marquera la commercialisation du nouveau procédé de mesure des matériaux dans toutes les industries en Europe", conclut Stéphane Perquis.

Les acteurs franciliens de la couleur

Parmi les acteurs français agissant dans le domaine de la couleur, on peut citer les entreprises et laboratoires suivants :

- entreprises

Bmg Labtech, ColorDimensions, Colorviz, Datacolor, Graphic Réseau, Labomat Essor, Rhodia, Saint-Gobain
Thomson Grass Valley, le HD-Forum

- laboratoires et centres de recherche

Le LNE, Le LOS, Le C2RMF, l'association OKHRA, le Centre Français de la Couleur, l'IMN à Nantes, L'ENSAD, le Club Visu, Le MNHN, le laboratoire MAS de l'Ecole Centrale Paris

© Lumière, Opticsvalley, mars - avril 2007