Plan

• Plusieurs définitions (dont celle de la luminance)• Technologie de la couleur• Gamma (écran + autres fonctions “power”)• Calibration

– Quoi?

– Pourquoi?

– Comment?

Abrégé de physique des écrans d’ordinateurs

• Intensité radiante : quantité d’énergie radiante transferée par unité solide d’angle (W sr-1 – sr = steradian)

• Intensité lumineuse : intensité radiante pondérée par la sensibilité spectrale de l’observateur standard de la CIÉ (1 cd = 1/683 W sr-1 pour une radiation monochromatique de 540012 Hz – ou 5400-12 [Hz-1] * 299 792 458 [c en m s-

1] * 0.000000001 [transforme de m en nm] = 555.17 nm)

sensCIÉ

•sensCIÉ se simplifie grandement pour les écrans d’ordinateurs :

–.2126 * steradians du rouge + .7152 * steradians du vert + .0722 * steradians du bleu

Abrégé de physique des écrans d’ordinateurs

• Luminance (Y) : intensité lumineuse par unité de surface projetée (cd m-2)– Un bon écran possède une luminance maximale de ~400 cd m-2

– À distinguer de la brillance (brightness) qui est la réponse perceptuelle à la luminance

Un écran CRT

Un bon écran à un taux de rafraichissiment de 100 Hz.

Trois tubes cathodiques

Phosphores:

rouge = europium ytrium vanadatevert = zinc cadmium sulphidebleu = zinc sulphide

Luminance en fonction du voltage et autres choses

• Les phosphores répondent non-linéairement (mais tous de la même manière) à une hausse de voltage :– Yvert = kVvert

g, l’exposant est le fameux paramêtre “gamma” (≈ 2.5)

• S’ajoute à celà :– La fonction de transfert “power” de la carte vidéo

– La fonction de transfert “power” de QuickDraw (pour les Macs)

– La fonction de transfert “power” du système d’exploitation

– La fonction de transfert “power” des logiciels

– Etc...

Combinaison de fonctions “power”

y = kxg

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10x 104

g = 2.5 g = 1/2.5 = .4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

20

40

60

80

100

120

y = ...(k3(k2(k1xg1)g

2)g3)... =kxg

avec g = g1g2g3...E.g., avec g1 = 2.5 et g2 = .4, on a g1g2 = 1

g = 1

Quel est le but d’une calibration?

• Rendre la luminance (Y) proportionnelle aux valeurs R’, G’ et B’ (posons v’ = R’= G’ = B’) dans le fichier de l’image

• À l’issue de la calibration, nous aurons donc une fonction du type Y = bv’ + a

Pourquoi calibrer un écran?• Pour contrôler précisément la luminance des

stimuli présentés aux participants• Pour que la luminance d’une scène présentée à

l’écran soit proportionnelle à celle de la scène naturelle correspondante– En supposant que la caméra possède une fonction de

transfert linéaire

Avant (g = 2.5) Après (g = 1)

Pourquoi calibrer un écran?

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10x 104

Calibré

Pas calibré(g = 2.5)

v’

L

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.5

1

1.5

2

2.5x 106

v’

L

(pente - pente)2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

500

1000

1500

2000

2500

L Calibré

Pas calibré

Pentes

v’

Surestime les grands v’s

Sous-estime les petits v’s

Pourquoi calibrer un écran?• Pour que la luminance d’une stimulus artificiel soit

proportionnelle aux v’s manipulées via, e.g., filtrage fréquentiel

0 1 2 3 4 5 6 70

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6 70

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Carte vidéoFichier graphique SE Écran

?0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1

2

3

4

5

6

7

Logiciels

LOOKUPTABLE

Comment calibrer un écran?

Comment calibrer un écran?• Mettre le paramêtre “gamma” du SE à 1 (pas nécessaire

mais permet le maximum de bits par pixel)• Mesurer les luminances correspondant à 9 v’s au moyen

d’un photomêtre• Faire une régression (Y = k v’ g + c) pour inférer tous les

Ys possibles• Avec la fonction inverse v’ = ((Y - c) / k) 1/g on peut

trouver le v’s les plus proches de la luminance souhaitée• Alternative :

– Choisir des Y possibles équidistants en partant de l’extrémité où la pente est maximale

– En tirer une tableCorrigée

Dithering• Une conséquence de la création d’une tableCorrigée

est la diminution du nombre de niveaux de gris (typiquement on passe de 8 à ~6.9 bits, soit de 256 à ~119)

• Particulièrement problématique quand on diminue le contraste des stimuli (ce qui réduit aussi le nombre de niveaux de gris disponibles)

• Une solution : le “dithering”– aléatoire: e.g., Allard-Faubert

– par diffusion d’erreur: e.g., Floyd-Steinberg (mieux pour très peu de niveaux de gris—e.g., 2)

Calibrer un écran LCD• Pour linéariser sur OS X : System Preferences /

Displays / Color/ Calibrate / Expert Mode / Linear Gamma

• Lmax et Lmin suffisent pour tout connaître :

– Y = (Lmax - Lmin) / 255 * v’ + Lmin