Le diagramme CIE-xy

La construction du diagramme CIE-xy est une aventure passionnante pour les ingénieurs de l'époque, car il a fallu crée de toute pièce certains concepts théoriques encore inexistants. Les commanditaires de la CIE (l'industrie des couleurs et de la vision) avaient une seule exigence : un diagramme de chromaticité sans valeur négative pour les couleurs, en d'autres termes, un modèle colorimétrique où l'ensemble des couleurs se trouve à l'intérieur du triangle de référence. Exigence peu contraignante en apparence, car calculer le passage du diagramme issu du RVB vers le futur diagramme CIE-xy est du niveau de l'école primaire, car il suffit d'appliquer une transformation linéaire sous forme de matrice 3 X 3 pour donner une valeur aux trois nouvelles primaires.

Mais les ingénieurs impliqués dans ce projet s'imposèrent deux autres contraintes fondamentales qui compliquèrent énormément le projet. Quitte à proposer un nouveau modèle colorimétrique avec des primaires X, Y, Z en dehors du champ de la perception visuelle, autant en profiter pour proposer un calcul de la luminance indépendant des mélanges chromatiques. Pour cela, ils proposent de remplacer la composante Y(λ) par une fonction issue de la photométrie, la fonction d'efficacité lumineuse spectrale V(λ). La seconde contrainte est que la somme des nouvelles primaires X, Y, Z conserve le point blanc d'égale énergie déjà mis en œuvre dans l'espace CIE-RGB.

La transformation du diagramme CIE-rg en CIE-xy

Fig. 1. Malgré la perspective déformante du diagramme rg et en imaginant le triangle "à plat", on reconnait à droite la courbe en forme de voile du Spectrum Locus.

C"est dans le diagramme CIE-rg que va prendre naissance le futur diagramme de chromaticité CIE-xy. Le choix des droites formant le nouveau diagramme xy demande des calculs assez complexes étant données les deux contraintes que se sont imposées les chercheurs. Schrödinger qui s'intéressait au développement du projet apporte à l'équipe de la CIE la solution concernant la première contrainte, c'est-à-dire placer la totalité de laluminance sur la composante Y. En effet, disposer de primaires avec des valeurs négatives va permettre, en plus d'englober les couleurs dans une zone à valeurs positives, de contrôler facilement leur luminance et ainsi d'appliquer une luminance nulle à deux des primaires. En positionnant correctement les primaires X et Z, on crée un plan de luminance nulle perpendiculaire à l'axe Y. Pour la seconde contrainte qui consiste à positionner les primaires pour que leur mélange conserve l'illuminant E d'origine, l'apport en luminance doit rester égal sur les 3 primaires XYZ.

Voir en détail la construction des primaires XYZ.

Fig. 2. Le diagramme CIE-xy représenté par le triangle gris x0y qui englobe cette fois la totalité des couleurs visibles. L'ancien triangle de référence r0g en filet blanc représente ici le gamut de l'espace CIE-RGB

Le passage du CIE RGB au CIE XYZ est une simple transformation linéaire, ce qui veut dire que le nouvel espace XYZ est proportionnel à l’espace CIE RVB d’origine.
Les primaires donnent l'illuminant E. La composante Y devient la fonction de luminance car elle porte la totalité de la luminance.