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Les couleurs

I - Généralités sur les couleurs
écrit le 14/09/2012

Un article rédigé par Madram dans Amslive explique succinctement mais efficacement le principe des couleurs sur CPC. Ces points sont expliqués, développés et corrigés ici.

Le système de couleurs de l'Amstrad CPC utilise une logique de couleur que l'on ne retrouve sur aucun autre ordinateur 8 bits de sa génération. Il est basé sur le même principe que celui des machines 16 bits : la base RVB composant les couleurs est la base de la logique de mélange des couleurs. Le CPC utilise l'addition des composantes permettant ainsi d'avoir une logique de combinaisons des couleurs : couleurs primaires, secondaires, tertiaires, paliers de luminosité et de saturation... tout y est !

On a longtemps fantasmé sur la façon qu'avait le CPC de générer ses 27 couleurs, pensant même à imaginer des oscillations très rapides entre le 1 et le 0 pour créer la mi-teinte propre au CPC. En fait, il n'en est rien. Le Gate Array est simplement conçu pour utiliser l'état "haute impédance" qui dans notre cas, génère une teinte proche de la moitié. Pour en savoir plus sur ce point, je vous conseille l'excellent article de Shinra.


1- Composition de la couleur
On appelle "couleurs primaires" les couleurs fondamentales permettant de synthétiser les autres couleurs d'un "système". On pourra par exemple parler des couleurs primaires soustractives (cyan, magenta, jaune appelées par certains "pigments primaires") ou additives (RVB = rouge, vert et bleu). Ce sont essentiellement les couleurs primaires qui concernent l'homme. Les écrans actuellement connus reproduisent les couleurs selon le système RVB. Cette synthèse permet de reproduire presque toutes les couleurs visibles par l'homme. Il semblerait toutefois que ce système soit très imparfait. En effet, certaines couleurs passent mal, notamment dans les bleu vert, probablement à cause de la vision par les bâtonets.

Les ordinateurs composent donc des couleurs qui seront traduites par des composantes RVB à l'écran. Mais elles peuvent être envoyées par différents signaux (prise antenne / NTSC). Par chance, le CPC utilise un signal RVB, qui ne sera pas dénaturé à l'affichage.

On peut procéder à l'aproximation suivante quant à la définition des couleurs du CPC : valeurs des rouge, vert et bleu indépendants et à des niveaux de 0, 50 et 100%. Ces résultats sont des aproximations acceptables. Grimmy et Power ayant fait des mesures précises des potentiels électriques de chaque couleur à l'aide d'un oscilloscope, nous connaissons à présent les vraies couleurs du CPC.

Sur la base de cette aproximation, le calcul des couleurs peut se faire très facilement avec la simple addition suivante :

intensité 0% 50% 100%
Bleu 0 1 2
Rouge 0 3 6
Vert 0 9 18


Choisissez une valeur de rouge, une autre de vert et une autre de bleu, additionnez les couleurs du tableau, et vous aurez sa valeur en basic. Exemple : 100% rouge + 50% vert + 0% bleu = 6 + 9 + 0 = orange (15 en basic).

Pour ceux qui préfèrent les mathématiques, on peut aussi résoudre ce tableau avec l'équation suivante :

couleur basic = B+3R+9V

avec des valeurs allant de 0 à 2 pour chaque valeur r, v, b correspondant respectivement au rouge, vert, bleu.


2- Termes généraux

2.1- Luminosité
La luminosité est rapport à la lumière émise, elle correspond à l'amplitude du rayonnement émis. Celle-ci dépend notamment de la couleur diffusée. Sur les moniteurs, la lumière blanche est reproduite à l'aide des composantes RVB de la façon suivante : bleu 11%, rouge 30%, vert 59%

Pour en faire une aproximation, on peut définir la luminosité d'une couleur CPC par l'addition suivante :

intensité 0% 50% 100%
Bleu 0 1 2
Rouge 0 3 6
Vert 0 6 12

Cela donnera ainsi une luminosité sur 20. Par exemple, le gris a une luminosité médiane de 1 + 3 + 6 = 10/20

2.2- Saturation
Elle correspond à la pureté d'une couleur. Une couleur est dite pure lorsqu'elle n'est pas mélangée à un gris (ou sa complémentaire).

Sur CPC, nous avons 3 niveaux de saturation :

0% de saturation 0, 13, 26
50% de saturation 14, 16, 17, 22, 23, 25
100% (primaires et secondaires) 2/1, 6/3, 18/9, 8/4, 20/10, 24/12
100% (couleurs tertiaires) 5, 11, 7, 15, 19, 21

2.3- Couleurs complémentaires
Deux couleurs sont dites complémentaires lorsqu'elles s'opposent sur le cercle chromatique. Le cercle chromatique dispose les 3 couleurs primaires à égales distances sur un cercle, et dégrade les couleurs des unes aux autres. Entre le vert et le bleu, vous trouverez le cyan qui s'oppose au rouge par exemple. Ces 2 couleurs sont dites complémentaires. La moyenne de ces couleurs donne du gris médian (50%). Leur somme donne donc du blanc (50%+50%=100%), leur soustraction, du noir.

Cette règle trouve sa loi au niveau mathématique sur les numéros des couleurs en Basic au niveau additif. Les couleurs Cyan (20) et Rouge (6) sont complémentaires car leur somme donne bien du blanc (26). On peut aussi trouver une couleur complémentaire en soustrayant la couleur principale au blanc de référence. Par exemple, la complémentaire du vert vif (18) est le magenta vif (26-18=8).

On pourrait très bien décréter un autre système de couleurs, par exemple en considérant une harmonie non pas basée sur le blanc, mais sur une teinte dorée ou crue par exemple (réchauffer la balance des blancs), mettons par exemple une teinte crue avec le cyan clair (23). La règle se vérifierait toujours, à la condition qu'on exclue les couleurs hors des valeurs admises (ici, le rouge ne pourrait pas avoir une valeur de 100% mais de 50% maximum). Il faudrait donc retirer 9 couleurs de la palette : 6,7,8,15,16,17,24,25,26. La palette ainsi réduite à 18 couleurs conserve la même loi. Donc la complémentaire au violet (4, car il est dans la palette admise) est le vert marin (23-4=19). Sur la référence blanche, la complémentaire aurait été le vert pastel (22) et sur une référence dorée (25), elle aurait été le vert citron (21). Tout est donc histoire de référence. De la même façon, ces règles supposent une base de couleur noire.

2.4- Classement des couleurs
Les couleurs rouge (3/6), vert (9/18) et bleu (1/2) sont appelées couleurs primaires puisqu'elles permettent la synthèse des autres couleurs. Mélanger 2 couleurs primaires donne une couleur secondaire : cyan (10/20), magenta (8/4) et jaune (24/12). Les couleurs primaires ont pour complémentaires des couleurs secondaires et inversement. Mélanger une couleur primaire avec la couleur secondaire adjacente (donc non complémentaire) donne une couleur tertiaire : 5, 11, 7, 15, 19, 21

On pourrait ainsi faire un tableau récapitulatif des couleurs CPC (excluant le gris 13) :

Blanc 26
Couleurs pâles 14 17 16 25 22 23 14
Couleurs saturées 2 5 8 7 6 15 24 21 18 19 20 11 2
Couleurs profondes 1 4 3 12 9 10 1
Noir 0



3- Perception des couleurs
Il est fréquent d'entendre dire que le CPC n'a pas telle ou telle couleur. Par exemple, on lui reproche d'avoir des verts trop proches et trop lumineux. Cela tient simplement au fait que la vue a cette propriété de remarquer particulièrement les couleurs vertes. Ainsi, la brillance du vert est ressentie comme plus imporante que celle des autres couleurs. Mais c'est un passage obligé sur un système combinatoire comme le nôtre. Cette propriété fait partie des richesses que chaque couleur peut nous offrir. Autre exemple : le bleu est la couleur la moins lumineuse à nos yeux. Cela permet de bénéficier de 9 dégradés très doux, répartis en 3 blocs de brillance très différente :

bleu 0% vert 50% vert 100% vert
0% 0 3 6 9 12 15 18 21 24
50% 1 4 7 10 13 16 19 22 25
100% 2 5 8 11 14 17 20 23 26

Donc on peut interpréter cette palette comme posant un problème de décrochement sur l'incrément de vert à vert vif, et des passages doux sur tous les incréments de bleu.


4- Les reproches
Il existe 3 principaux reproches que le CPC a essuyés, de la part de différentes origines :

4.1- Couleurs trop saturées
Les Commodoristes, essentiellement, reprochent au CPC d'avoir une palette saturée. Il est certain que la logique de couleur du CPC oriente les couleurs possibles vers la saturation. Mais il faut aussi y voir un avantage : il est plus facile de désaturer une couleur que de la saturer. Sur ce point, le CPC arrive à s'approcher de certaines couleurs du C64, l'inverse n'étant pas vrai. J'ai toujours reproché au C64 de ne pas avoir de rouge vif, couleur pourtant emblématique ! Si l'heure n'est pas à la comparaison, je dirais ce que dirait n'importe quel peintre : le mélange des couleurs a tendance à les désaturer, autant commencer avec des couleurs vives dès le début.

4.2- Cinq couleurs de perdues !
Ce reproche venait de la presse : tout le monde attendait un CPC avec 32 couleurs, mais ce ne sont finalement que 27 couleurs dont nous disposons. Il faut dire que la combinatoire par addition de niveaux RVB ne permettait que 27 couleurs alors que le Gate Array du CPC (responsable des couleurs) pouvait en prévoir 32. On peut certes regretter que les 5 dernières couleurs du CPC soient des redondances. Sur MO5, par exemple, c'est encore pire puisque la combinatoire permettait 64 couleurs et ils n'en ont pris que 16. Ce qui est possible sur une machine ne l'est pas forcément sur une autre.

4.3- Pas de gris !
Il est vrai que de nombreux regrets viennent de ce manque de gris, surtout lorsqu'il s'agit de dessiner en noir et blanc et en mode 1 ! Les tons acier demandent un peu d'interprétation, mais nous verrons comment palier à ce problème. Il faut dire que si le C64 a 5 gris, le restant de sa palette est ainsi réduit à seulement 11 couleurs là où le CPC en a 24. Loin de moi l'idée de prétendre que le C64 a une "mauvaise palette", je cherche simplement à défendre l'idée que la logique des 27 couleurs que nous avons a plus d'un tour dans son sac ! Estimons-nous heureux d'avoir déjà un gris, car beaucoup d'ordinateurs 8 bits de cette génération n'en avaient pas.


5- Traduction des couleurs sur un monochrome
La connectique du CPC contient 2 types de signaux : RVB et Y

Il est intéressant de voir que la luminance (Y) n'est pas corellée à la réelle luminance des images couleurs diffusées en RVB. On a d'autres valeurs. Amstrad a préféré proposer un système d'image complètement différent, et non comparable à un passage au noir et blanc qui aurait limité le nombre de niveaux de luminosité à 21 (par exemple, les couleurs 9 et 6 auraient la même luminosité). Ils ont opté pour une table de 27 paliers de luminosité linéaires. Ils ont attribué des valeurs de 1 (1kΩ) pour le bleu, 3 (3,3kΩ) pour le rouge, et 9 (10kΩ) pour le vert. On peut alors déduire la luminosité d'une couleur directement par son numéro en basic.

Couleur 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
%CTM 0 5 10 15 20 25 30 35 40 30 35 40 45 50 55 60 65 70 60 65 70 75 80 85 90 95 100
%GT 0 3.8 7.7 11.5 15.4 19.2 23.1 26.9 30.8 34.6 38.5 42.3 46.2 50 53.8 57.7 61.5 65.4 69.2 73.1 76.9 80.8 84.6 88.5 92.3 96.2 100

Cela veut dire que le rendu des luminosités d'une image sera différent sur un écran couleur ou monochrome. Par exemple, en couleur, 8 est plus lumineux que 9, alors que c'est le contraire sur un écran monochrome. S'ajoute à cela la sensation de brillance qui n'est pas linéaire, expliquant pourquoi la couleur 18 semble cependant plus lumineuse que 17 en couleur, et inversement, la couleur 2 semble plus lumineuse que la couleur 3. Pour calculer des luminosités plus proches de la réalité (bien que ce soit en définitive une notion subjective), certains sites vous proposent des calculateurs.


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