Mesurer la qualité de la lumière

Le CRI Ra (CIE 13.3:1995) relève des mathématiques de 1974 : huit échantillons Munsell pastel, des différences de couleur prises dans l'espace U*V*W* de 1964 depuis longtemps obsolète avec une transformation d'adaptation de von Kries, moyennées en un seul nombre. Le rouge saturé est l'échantillon 9, et R9 est optionnel, il ne fait pas partie de Ra.

La moyenne est le piège. Un spectre de LED à bande étroite peut être réglé pour rendre les huit pastels de façon acceptable tout en échouant sur tout ce qui les sépare, si bien que deux sources Ra 90 peuvent rendre la peau, le bois et les produits frais de manière visiblement différente. Le CRI a été conçu pour comparer les tubes fluorescents à l'incandescent, des spectres larges à des spectres larges. Il n'a jamais été bâti pour l'émission en pics de l'éclairage à semi-conducteurs, et dans les années 2010 il trompait activement les acheteurs.

ANSI/IES TM-30 (2015, révisé en 2018 et 2020 ; son indice de fidélité harmonisé au niveau international sous CIE 224:2017) remplace les 8 pastels par 99 Color Evaluation Samples, des courbes de réflectance mesurées sur des objets réels (peau, textiles, peintures, plantes) choisis pour que leurs caractéristiques spectrales soient réparties uniformément en longueur d'onde. Cette uniformité est la clause anti-triche : il n'y a aucun intervalle entre échantillons où un spectre en pics puisse se cacher.

Les décalages de couleur sont calculés en CAM02-UCS, un espace colorimétrique uniforme moderne, contre une référence à la CCT propre de la source test : planckienne sous 4000 K, lumière du jour CIE au-dessus de 5000 K, mélangée entre les deux. Rf est une transformation de la différence de couleur moyenne sur les 99 échantillons ; 100 signifie indiscernable de la référence. Les lampes Ra 80 typiques se situent au milieu des 70 en Rf, mais les classements se rebattent pour les spectres à bande étroite, et c'est là tout l'intérêt.

Les 99 échantillons sont moyennés en 16 secteurs de teinte. Reliez les 16 points moyens des secteurs et vous obtenez le polygone du vector graphic ; Rg est l'aire de ce polygone divisée par l'aire du polygone de référence, ×100. Au-dessus de 100, la source sursature en moyenne ; sous 100, elle ternit. Rg ne dit rien sur les teintes qui ont bougé ; c'est le rôle du vector graphic.

Fidélité et gamut sont liés : Rf 100 impose Rg 100, et chaque point de gamut gagné se paie d'une perte de fidélité : une source à Rg 120 ne peut guère dépasser Rf 80, car les mêmes décalages de chroma qui gonflent le polygone sont comptés comme erreur de couleur. Le « vif » n'est pas gratuit ; c'est une distorsion contrôlée.

Vérifiez d'abord le secteur h1 ; il contient les rouges et l'essentiel du rendu de la peau. Les vraies spécifications le nomment explicitement : les spécifications d'éclairage pour les environnements à couleur critique exigent une fidélité du secteur peau Rf,h1 ≥ 90 et un décalage de chroma local Rcs,h1 maintenu entre environ −9% et +9%. Une flèche h1 pointant vers l'intérieur donne une peau terne et grise ; une flèche fortement vers l'extérieur donne l'aspect rougeaud, coup de soleil.

Les renflements vers l'extérieur en h2–h3 (orange) sont l'astuce de l'épicerie : des produits frais sursaturés se vendent mieux. Vers l'intérieur en h15–h16, ce sont des tons de bois morts et des rouges sans vie, la signature classique des LED économiques. Le polygone raconte toute l'histoire en une seule forme : Rf est en substance la longueur moyenne des flèches, Rg l'aire enfermée, deux projections en un seul nombre de ce que vous regardez.

L'annexe E de TM-30-20 transforme les métriques en langage de spécification : trois intentions de conception (Preference, Vividness, Fidelity), chacune avec des niveaux de priorité gradués (P1–P3, V1–V3, F1–F3) construits à partir de seuils sur Rf, Rg et le secteur peau. Un espace P1 (hôtellerie, résidentiel) veut un Rf élevé avec un léger rehaut de chroma contrôlé ; une installation commerciale à intention V peut spécifier Rg 102–108 tout en protégeant h1 ; un musée ou une salle d'étalonnage spécifie F : Rf maximal, Rg fixé près de 100.

C'est l'amélioration pratique par rapport à « CRI ≥ 80 » : au lieu d'une seule moyenne grossière, une spécification énonce désormais ce que les couleurs sont censées faire sous la lumière, et le vector graphic montre d'un coup d'œil si un luminaire est conforme.

Votre œil s'adapte ; une caméra non. Des luminaires LED à CRI élevé qui paraissaient bien sur le plateau produisaient des images nécessitant un étalonnage coûteux, alors en 2012 l'EBU a publié le TLCI (Tech 3355 / Recommandation R 137). Son idée : remplacer l'observateur standard humain par une caméra standard, une chaîne HDTV tri-capteur modélisée plus un écran Rec. 709, faisant délibérément écho à la manière dont la CIE a jadis standardisé un humain.

Pipeline : mesurer le SPD avec un spectroradiomètre → dériver la CCT → choisir l'illuminant de référence → simuler un ColorChecker à 24 mires à travers la caméra et l'écran sous les deux sources → moyenner les erreurs de couleur en un score de 0 à 100. Lisez-le par bandes : ≥85 ne nécessite aucune correction (>90 est « prêt pour la télévision »), 75–85 étalonnage minimal, 50–75 corrigeable à un coût réel, sous 50 sous-broadcast. Sa limite connue : il modélise une caméra broadcast tri-capteur, et les capteurs de cinéma mono-capteur répondent différemment, ce qui est précisément pourquoi l'Academy est allée un cran plus loin.

Le Spectral Similarity Index de l'Academy (2016, révisé en 2020 ; normalisé sous SMPTE ST 2122) écarte à la fois observateurs, caméras et échantillons. Il compare le SPD lui-même à une référence : tungstène studio (SSI[P3200]), un illuminant lumière du jour, ou tout radiateur planckien sur 375–675 nm, regroupé par paliers de 10 nm, les deux normalisés à puissance égale ; puis un vecteur de différence relative pondéré (les extrémités du spectre sont dépondérées, là où les caméras et la pellicule répondent le moins), lissé et condensé en SSI = 100 − 32·‖v‖.

La logique est imparable : si deux spectres coïncident, ils rendent de façon identique sur n'importe quelle caméra, pellicule ou observateur, sans aucun modèle. Le compromis : un SSI sous 100 avertit que des erreurs de rendu sont possibles, mais pas lesquelles. Et il révèle ce que les métriques basées sur des échantillons cachent : une LED blanche notée CRI 92 peut afficher SSI[P3200] ≈ 76, parce que son pic bleu et ses creux de phosphore se trouvent exactement là où les huit pastels ne regardent jamais. La notation nomme toujours la référence : SSI[P3200] = 100 signifie « est du tungstène », pas « est bon ».

Luminaires broadcast et studio : TLCI d'abord, TM-30 pour la façon dont la pièce est perçue par ceux qui s'y trouvent. Plateaux de cinéma mêlant plusieurs fournisseurs de luminaires : SSI contre la référence choisie par le chef électricien ; il prédit si deux panneaux « 5600 K » peuvent se monter en alternance sans étalonnage. Travail architectural et commercial : les intentions de conception TM-30 dans la spécification, le vector graphic dans la revue des soumissions.

Les écrans sont l'exception délibérée : un écran se juge au ΔE contre des cibles de signal, pas par des indices de rendu (voir le module ΔE-ITP). Mais ces spectres sont précisément la raison pour laquelle le matériel de mesure compte : les trois filtres d'un colorimètre peuvent être trompés par les mêmes spectres en pics qui trompent le CRI, ce qui explique l'existence du profilage par spectroradiomètre pour chaque écran. Chaque nombre de cette page a commencé sa vie comme une mesure au spectroradiomètre. Ce qui n'est pas mesuré n'est pas calibré.

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