Remarques sur la courbe DICOM - comparaison avec L* pour l'étallonage écran

[olivier1010]

Le titre du fil est volontairement restrictif, dans le sens ou le sujet est vaste, plutôt complexe et sujet à polémique : comparer deux courbes tonales dont le concept est de fournir un espace d'affichage perceptuellement linéaire.

DICOM est une courbe tonale utilisée en imagerie médicale, son but est d'uniformiser les périphériques, écrans, imprimantes ou boites à lumière, en terme de rendu des contrastes, en tenant compte des niveaux de luminance très différents produits par ces périphériques, et de l'éclairage ambiant.

Le but n'est pas de rentrer dans une polémique, mais plutôt de piocher dans chacun de ces deux systèmes, ayant des vocations proches, des informations utiles à la bonne compréhension et à la mise en œuvre d'un étalonnage écran dans les meilleures conditions.

On peut tout de suite annoncer sans équivoque que la recherche de cette linéarité perceptuelle a deux intérêts :

- un intérêt technique : profiter au mieux de la transmission numérique de précision restreinte entre l'ordinateur et l'écran (en général 8 ou 10 bits par canal).

- un intérêt pratique : fournir un espace de travail intuitif, au sein duquel les écarts en valeurs numériques se traduisent par des écarts de luminance perceptuellement similaire. Un autre aspect découlant de cette linéarité perceptuelle est le centrage du gris "moyen" dans la gamme des valeurs numériques disponibles.
Je voudrais également dans un premier temps rendre un hommage aux courbes gamma, dont les formules sont connues depuis longtemps, qui ne sont pas très éloignées de DICOM, L* et encore moins sRGB. Même si ces courbes plus anciennes et très simples ne délivrent certainement pas le même degré de linéarisation perceptuelle, elles en sont néanmoins assez proches et ont le mérite de satisfaire assez convenablement le premier point (optimisation de la transmission numérique), ainsi que dans une moindre mesure le deuxième point concernant la linéarité perceptuelle.
Si des courbes comme sRGB, L* et DICOM sont effectivement plus performantes sous certains aspects, il ne faut donc pas forcément sous estimer ou mettre au placard les courbes gamma, en général gamma 2.2 à 2.5, qui peuvent toujours fournir un service loyal avec une précision très correcte lorsque d'autres courbes ne sont pas disponibles ou souhaitables pour des raisons de compatibilité.
Enfin, avant d'aller plus loin, je voudrais faire remarquer également que les courbes tonales utilisées pour l'étalonnage écran n'ont pas seulement un rôle de linéarisation perceptuelle, mais aussi deux rôles dont on oublie souvent de parler :

- un rôle de garde fou numérique, tout du moins pour les courbes récentes, sRGB et L*, qui prévoient une partie linéaire dont la pente n'est pas infinie dans les faibles niveaux, contrairement aux courbes gamma qui peuvent induire des problèmes de saturation dans les algorithmes de conversion d'un CMS. J'ai montré dans un autre fil les légères erreurs de luminance que l'on obtient dans les bas niveaux avec ces courbes gamma lorsque l'image source transite par un CMS d'ancienne génération.

- un rôle de compensation de l'éclairage ambiant. On en parle assez peu, mais l'éclairage ambiant vient perturber les valeurs de luminance écran perçues, surtout dans les bas niveaux évidement. La courbe tonale d'étalonnage écran peut donc avoir une influence bénéfique à ce niveau (ou néfaste), tout comme l'intensité de l'éclairage de la pièce, son homogénéité, et le revêtement de la dalle, plus on moins brillant et donc plus ou moins sensible aux réflexions.
On voit tout se suite ici un avantage de DICOM : les mesures pour l'étalonnage et la validation de l'écran doivent se faire en tenant compte de l'éclairage ambiant, c'est à dire que la sonde ne doit pas être posée directement sur l'écran, mais à une distance suffisante pour prendre en compte les réflexions de la lumière ambiante sur la dalle. Réflexions qui vont venir modifier les valeurs de luminance écran perçues et mesurées, principalement dans les bas niveaux, en augmentant celles-ci. Si une telle sonde n'est pas disponible, alors il est possible de compenser mathématiquement, en mesurant l'éclairage ambiant au niveau de la dalle et en appliquant une formule de correction basée sur la brillance de la dalle. Donc dans tous les cas DICOM recommande de tenir compte de l'éclairage ambiant afin de mesurer les niveaux de luminance réels produits par la dalle et son environnement, et non pas une mesure de la luminance écran dans le noir, comme le fait une sonde classique en masquant la zone de mesure.

Pour l'étalonnage d'écran dans les arts graphiques, l'ISO recommande une valeur d'éclairement de la pièce à ne pas dépasser (32 lux au niveau de la dalle), mais d'une part cette recommandation est peu connue, et d'autre part seuls certains logiciels d'étalonnage vérifient la validité de l'éclairage ambiant (sans vérifier d'ailleurs l'homogénéité de cet éclairage ni les réflexions spéculaires et diffuses qui peuvent en découler au niveau de la dalle). En plus, il est seulement recommandé que la gamme dynamique en luminance de l'écran (le contraste) soit supérieur à 100, ce qui laisse un champ assez large pour la valeur de luminosité mini de l'écran qui pourra varier en gros entre 0 et 1.5 cd/m². Cette variabilité assez importante en pratique risquera de produire des résultats approximatifs dans les bas niveaux de luminance en terme de linéarité de perception. Le problème risque d'ailleurs de se manifester d'autant plus lorsque les écrans OLED deviendront plus courant, leur valeur de luminance minimum étant très basse, proche du zéro, dans ce cas l'influence de l'éclairage ambiant deviendra plus important si l'écran est étalonné sur son point noir natif.
L'étalonnage L*, ainsi que les autres courbes tonales utilisées en calibration d'écran à part DICOM, ne tient pas compte de ce niveau de pollution de la dalle par la lumière ambiante. Il est donc facile, si l'on ne suit pas les recommandations de l'ISO (éclairement de la pièce inférieur à 32 lux et luminance du point blanc d'au moins 80 cd/m²) de se retrouver avec une calibration mathématiquement juste, mais perceptuellement fausse.

Selon ISO 12646:2004

This International Standard specifies requirements for uniformity, size, resolution, convergence, refresh rate, luminance levels and viewing conditions for a colour display used to simulate a hard copy proofing system.

   The chromaticity of the display should be set to D50. The luminance level should be as high as practical but shall be at least 80cd/m2 and should be at least 120cd/m2. The black point shall have a luminance that is less than 1% of the maximum luminance.

   The display resolution shall be sufficient to display an image of 1280 x 1024 pixels without interpolation. All luminance values should be within 5% of the luminance of the centre.

   The ambient illumination level, when measured at the face of the monitor, shall be less than 32 lux. The surrounds shall be no more than 10% of the maximum luminance of the screen.

DICOM adresse donc le problème en demandant de mesurer la luminosité d'écran en tenant compte de l'éclairage ambiant, soit avec une sonde à distance de l'écran, soit par mesure de l'éclairage ambiant et compensation mathématique lorsque ce type de sonde n'est pas disponible.
Ensuite, on remarque une autre grande différence entre L* et DICOM. Quand L* se base sur un niveau de luminance relative (le point blanc) pour établir sa courbe de transfert, DICOM se base sur des niveaux de luminance absolue décrits dans une table (ou approchés avec une très bonne précision par une formule).

En pratique, cela veut dire que quelque soit la luminance choisie pour l'écran, L* fournira toujours une courbe tonale identique. Ce qui n'est pas correct perceptuellement et induira une perceptions différente des gammes tonales si l'on utilise des écrans dont les gammes dynamiques sont très différentes.

Au contraire, DICOM proposera une courbe tonale différente, selon les niveaux de luminance maxi (point blanc) et mini (point noir) de l'écran.

DICOM a donc deux avantages majeurs sur L* :

- elle tient compte de la luminosité ambiante dès l'étalonnage et pendant la validation de l'écran

- elle tient compte des niveaux de luminance de l'écran, mini et maxi, dans la recherche d'un espace tonal perceptuellement juste.
Avant d'aller plus loin, pour ceux qui voudraient se documenter, quelques infos sur DICOM :

Voir le document 14 ici :

http://dicom.nema.org/standard.html

Et ci-dessous pour se mettre en appétit la formule virile "Grayscale Standard Display Function" qui permet de définir une courbe tonale DICOM, c'est une interpolation mathématique des 1023 niveaux de luminance dérivés du modèle Barten.

[MBe]

Bonjour Olivier,

J'ai commencé à regarder la courbe DICOM avec le lien que tu avais passé dans l'autre fil, c'est très intéressant et dans ton analyse tu soulignes bien les différences.
J'ai pas fini de lire le chapitre consacré au gray scale (je lis plus lentement, car c'est en anglais...), mais j'ai noté quand même que l'article était un peu ancien et qu'il faisait référence plutôt aux CRT qu'aux LCD, ce n'est pas une critique, mais plutôt un point qui a son importance.
En effet, l'auteur de ce rapport souligne l'importance de prendre en compte l'éclairage ambiant du poste de travail, en plus de la luminance, il faut probablement prendre en compte le spectre, la TCC. Il est fort probable que les salles ou des spécialistes regardent des radio (médicales) numériques, ils travaillent dans des ambiances lumineuse qui sont caractérisées, et constantes quelle que soit l'heure . En photo, à part quelques professionnels, il ne doit pas y avoir beaucoup d'amateurs dans cette situation.
Un point à noter : un tube CRT ne se comportera pas comme une dalle LCD vis à vis de l'éclairage ambiant du fait de ses caractéristiques physiques. 

Avec les essais que j'ai réalisé depuis plusieurs mois, je suis bien d'accord que l'éclairage ambiant influence nettement la lecture d'une image sur un écran.

Est ce que tu as essayé de tracer la courbe DICOM?
Une autre question que je me posais : Cette courbe est peut être plus appropriée aux images N&B et aux négatifs? (cas de l'imagerie médicale)

[olivier1010]

Avant d'aller plus loin, quelques explications quand à la courbe de transfert DICOM.
Celle-ci est basée sur une table de correspondance entre des index appelés JND (juste noticeable difference) et des niveaux de luminance. Cette table provient du modèle perceptuel de Barten.

Ci-dessous un extrait de cette table :

DICOM      Formule L(j)   Table Theorique
JND index (j)   L(cd/m²)   L(cd/m²)
      
1   0.0500   0.0500
2    0.0547   0.0547
3   0.0594   0.0594
4    0.0643   0.0643
5    0.0696   0.0696
6    0.0750   0.075
7    0.0807   0.0807
8    0.0866   0.0866
9    0.0927   0.0927
10    0.0991   0.0991
11    0.1056   0.1056
12    0.1124   0.1124
13    0.1194   0.1194
14    0.1267   0.1267
15    0.1342   0.1342
16    0.1419   0.1419
17    0.1498   0.1498
18    0.1580   0.158
19    0.1664   0.1664
20    0.1750   0.175
-----------------------
1013    3742.1786   3742.248
1014    3766.5653   3766.635
1015   3791.1110   3791.181
1016   3815.8168   3815.888
1017   3840.6838   3840.755
1018   3865.7130   3865.785
1019   3890.9054   3890.978
1020   3916.2622   3916.335
1021   3941.7844   3941.858
1022   3967.4732   3967.547
1023   3993.3296   3993.404
La table comporte 1023 entrées et définit des correspondances sur une gamme de luminance s'échelonnant entre 0.05 cd/m² et 3993 cd/m², ce qui permet de couvrir tous les besoins d'affichage, qu'il s'agisse d'écrans CRT ou LCD, de documents imprimés, ou bien de documents transparents destinés à être observés sur une table lumineuse de forte puissance.
Les index JND représentent l'espace non linéaire, l'entrée de la table. La sortie est la luminance écran, dans un domaine linéaire.

Les JND et leurs luminances associées représentent dans le modèle de Barten les plus petites différences identifiables de luminosité. C'est ce critère qui est utilisé pour concevoir l'espace tonale DICOM, à travers une expérimentation dont vous trouverez les détails dans le document 14 du standard DICOM.
Pour confectionner une courbe tonale DICOM, voici les étapes nécessaires :

1) Mesurer les niveaux de luminance mini et maxi de l'écran, afin de trouver dans la table les index JND correspondants à ces niveaux de luminance. On utilise pour cela la formule inverse de celle présentée dans le message précédent.

Par exemple voici un jeu de JND mini et maxi calculé avec la formule inverse j(L) :

Luminance écran mini : 0.15 cd/m² -> JND mini = 17.00106

Luminance écran maxi : 80 cd/m² -> JND maxi = 446.8817
Ces deux index nous donne les limites inférieures et supérieures de la future courbe tonale.

2) A l'aide d'une interpolation linéaire entre ces deux index mini et maxi, on va définir une suite de 255 index, qui correspondra à l'entrée de la courbe tonale, afin de l'utiliser sur un système numérique en 8 bits par canal.

Cette liste d'index nous donnera par calcul les 255 valeurs de luminance associées, grace à la fonction DICOM L(j).

3) Il reste à normaliser l'entrée et la sortie pour créer la courbe tonale TRC, afin de pouvoir l'utiliser dans un système CMS pour la création d'un profil.

- Pour les 255 index, quelque soit leur valeur réelles, ils prendront des valeurs interpolées de façon linéaire entre 0 et 1

- Pour les 255 niveaux de luminance, après une compensation de point noir (afin que la courbe commence à zéro) ils subiront une mise à l'échelle pour obtenir des valeurs entre 0 et 1.
Voici un exemple de ce qu'on obtient :

DDL   Input 0-1   JND   Luminance absolue   Luminance relative BPC 0-1

0   0.000000   17.00106825   0.1498   0.000000
1   0.003922   18.68687484   0.1637   0.000181
2   0.007843   20.37268143   0.1783   0.000371
3   0.011765   22.05848802   0.1936   0.000570
4   0.015686   23.74429462   0.2096   0.000777
5   0.019608   25.43010121   0.2263   0.000993
6   0.023529   27.1159078    0.2437   0.001218
7   0.027451   28.80171439   0.2619   0.001452
8   0.031373   30.48752098   0.2808   0.001696
9   0.035294   32.17332757   0.3004   0.001949
10   0.039216   33.85913416   0.3209   0.002212
11   0.043137   35.54494076   0.3421   0.002484
12   0.047059   37.23074735   0.3641   0.002767
13   0.050980   38.91655394   0.3868   0.003059
14   0.054902   40.60236053   0.4104   0.003361
15   0.058824   42.28816712   0.4349   0.003674
16   0.062745   43.97397371   0.4601   0.003997
17   0.066667   45.6597803    0.4862   0.004331
18   0.070588   47.34558689   0.5132   0.004675
19   0.074510   49.03139349   0.5410   0.005030
20   0.078431   50.71720008   0.5697   0.005396
21   0.082353   52.40300667   0.5993   0.005774
22   0.086275   54.08881326   0.6298   0.006162
23   0.090196   55.77461985   0.6612   0.006562
24   0.094118   57.46042644   0.6935   0.006974
25   0.098039   59.14623303   0.7268   0.007397
26   0.101961   60.83203963   0.7610   0.007832
27   0.105882   62.51784622   0.7961   0.008279
28   0.109804   64.20365281   0.8322   0.008738
Voila pour les détails numériques.

Je me suis dit qu'il serait intéressant de tracer un graphe comprenant deux courbes DICOM, l'une avec l'écran en luminance maxi 80 cd/m², l'autre en luminance maxi 120 cd/m² (deux cas courants), ainsi qu'une courbe L*.

Dans les deux cas j'ai choisi une luminance mini à 0.15 cd/m² pour simplifier, et je n'ai pas tenu compte d'un éclairage ambiant. On suppose donc qu'on observe l'écran dans la pénombre pour que ces courbes soient entièrement valides.

Il n'y aura qu'une courbe L* évidemment car celle-ci est identique quelque soit la luminosité d'écran, elle est basée uniquement sur la luminance relative du point blanc.

J'ai ajouté également pour référence une courbe gamma 2.2.

Deux choses qui sautent aux yeux :

- DICOM change son allure en fonction de la luminosité maxi (et mini) de l'écran.

- DICOM est très différente avec un gamma proche de 2.8 en moyenne et un gris moyen aux alentours de 14 % au lieu de 18 %  pour L*.
Pour comparaison L* a un gamma proche de 2.43.

Une remarque également concernant le nombre d'index JND : pour une luminance écran de 120 cd/m², on dénombre environ 484 JND. Ce qui veut dire que l'œil serait capable de discerner 484 niveaux de gris, pour une luminance écran de 120 cd/m², avec un niveau mini de 0.15 cd/m², dans une salle suffisamment sombre pour ne pas perturber les premiers niveaux de luminance.

On voit tout de suite ici qu'un système en 8 bits par canal n'est pas suffisant pour fournir une résolution tonale qui satisfasse les performances de l'œil humain. Un minimum de 9 bits est nécessaire. En pratique ce sera un système 10 bits avec 1024 nuances différentes.

[olivier1010]

Bonjour Olivier,

J'ai commencé à regarder la courbe DICOM avec le lien que tu avais passé dans l'autre fil, c'est très intéressant et dans ton analyse tu soulignes bien les différences.
J'ai pas fini de lire le chapitre consacré au gray scale (je lis plus lentement, car c'est en anglais...), mais j'ai noté quand même que l'article était un peu ancien et qu'il faisait référence plutôt aux CRT qu'aux LCD, ce n'est pas une critique, mais plutôt un point qui a son importance.
En effet, l'auteur de ce rapport souligne l'importance de prendre en compte l'éclairage ambiant du poste de travail, en plus de la luminance, il faut probablement prendre en compte le spectre, la TCC. Il est fort probable que les salles ou des spécialistes regardent des radio (médicales) numériques, ils travaillent dans des ambiances lumineuse qui sont caractérisées, et constantes quelle que soit l'heure . En photo, à part quelques professionnels, il ne doit pas y avoir beaucoup d'amateurs dans cette situation.
Un point à noter : un tube CRT ne se comportera pas comme une dalle LCD vis à vis de l'éclairage ambiant du fait de ses caractéristiques physiques. 

Avec les essais que j'ai réalisé depuis plusieurs mois, je suis bien d'accord que l'éclairage ambiant influence nettement la lecture d'une image sur un écran.

Est ce que tu as essayé de tracer la courbe DICOM?
Une autre question que je me posais : Cette courbe est peut être plus appropriée aux images N&B et aux négatifs? (cas de l'imagerie médicale)

Bonjour MBE, attention de bien télécharger les deniers documents DICOM, il existe des copies anciennes qui trainent par-ci par-là. Voir le lien dans ce fil plus haut.

Oui j'ai tracé la courbe DICOM, après pas mal de temps passé dans le tableur pour écrire les formules à rallonge

Voir message précédent.
Je pense que DICOM est utilisable en couleur, même si effectivement à la base le standard a été développé pour un affichage de précision en niveau de gris. En tout cas pour le travail sur des images noir et blanc, il apporte peut être une meilleure exploitation des niveaux digitaux disponibles par rapport à L*, surtout pour un écran ou une application qui ne savent pas communiquer en 10 bits mais seulement sur 8 bits.

D'ailleurs Basiccolor Display propose cette courbe DICOM. Je serai curieux d'ailleurs de savoir si c'est une approximation, ou si elle est bien générée en fonction des niveaux de luminance de l'écran et du niveau d'éclairage ambiant. Il suffirait d'étalonner un écran avec deux niveaux de luminance maxi différents et de récupérer les courbes TRC dans les profils générés pour le savoir.

Par rapport aux mesures que j'ai effectuées en niveau de gris pour d'autres récents fils, il me semble qu'un gamma plus fort comme celui de DICOM permettrait de mieux s'approcher de la perception de l'œil. En effet lors de mes mesures, j'ai remarqué que les différences entre niveaux digitaux était perçues comme nettement plus petites dans les hauts niveaux de luminance. Un gamma plus fort permettrait donc d'avoir une meilleure exploitation des niveaux.

Cela dit, il faut prendre en compte dans la perception des niveaux la nature même des images, comme c'est chuchoté dans le document 14 du standard DICOM. Le sujet est complexe et nécessite certainement des études approfondies pour pouvoir généraliser. L'adoption d'un standard d'étalonnage est dans ce sens sans aucun doute une histoire de compromis, sur le plan technique comme sur le plan de la perception.

Il me semble en tout cas que la comparaison partielle que j'ai réalisé ici entre L* et DICOM, permet de mettre le doigt sur deux points importants qui sont souvent ignorés ou méconnus pour l'étalonnage des écrans dans les arts graphiques :

- la prise en compte sérieuse des conditions d'éclairage de la pièce afin de ne minimiser son influence sur la perception des niveaux de luminance écran (intensité, homogénéité, absence de réflexions trop intense sur la dalle, et pour le travail en couleur, température de couleur, indice CRI).

- un choix correct des niveau de luminance mini et maxi de l'écran, afin de fournir non seulement un travail confortable, mais aussi une compatibilité avec les courbes tonales utilisées et l'éclairage ambiant.

On pourrait se poser la question d'ailleurs à ce stade s'il serait judicieux d'utiliser un système de compensation de l'éclairage ambiant avec L* ou sRGB, comme c'est proposé dans Basiccolor Display, afin de compenser les lacunes des ces courbes tonales, ou s'il serait préférable d'utiliser un système de courbe tonale similaire à DICOM.

Il semble que les systèmes de compensation ne sont pas recommandés.

Dans l'état actuel des choses, je vois deux inconvénients à une courbe tonale de type DICOM :

- sa complexité de mise en œuvre (prise en compte précise des niveaux de luminance absolue et de l'éclairage ambiant pour la génération de la courbe).

- l'absence de zone linéaire dans les premiers niveaux, qui peut certainement causer des imprécisions lors des conversions au sein d'un CMS, comme j'ai pu le remarqué avec les courbes gamma qui peuvent générer un rebond d'amplitude environ +/- 1 Delta L* selon les CMS employés.
Je dois pouvoir générer facilement un fichier LUT pour Colornavigator, si vous voulez tester DICOM en pratique. il faut générer la courbe en fonction des niveaux de luminance mini et maxi de l'écran. Ce que je peux faire dans ma feuille de tableur.

[MBe]

Merci Olivier pour les courbes à 80 et 120 cd/m² qui donnent une bonne idée par rapport à L* ou gamma 2,2. (tu avais a priori devancé mes questions)

Je suis d'accord également avec cet avis :

- sa complexité de mise en œuvre (prise en compte précise des niveaux de luminance absolue et de l'éclairage ambiant pour la génération de la courbe).

- l'absence de zone linéaire dans les premiers niveaux, qui peut certainement causer des imprécisions lors des conversions au sein d'un CMS, comme j'ai pu le remarqué avec les courbes gamma qui peuvent générer un rebond d'amplitude environ +/- 1 Delta L* selon les CMS employés.

un troisième est possible, est ce que le gamma natif des moniteurs s'adapte à la courbe DICOM?

Néanmoins, cette courbe DICOM a l'avantage de prendre en compte l'environnement lumineux de l'écran et de souligner son importance.

J'ai également lu comme toi que

Il semble que les systèmes de compensation ne sont pas recommandés

Probablement parce qu'il est considéré que l'environnement lumineux d'un écran n'est pas constant, néanmoins la mesure de l'éclairage ambiant avec une fonction automatique de type DICOM (courbe de TRC écran qui évoluerait en fonction de l'éclairage ambiant, une sorte de "CAG" (CA TRC) ) pourrait elle donner de bon résultat? et notamment avec les comparaisons tirages / écran ?

[olivier1010]

...
Je suis d'accord également avec cet avis :

un troisième est possible, est ce que le gamma natif des moniteurs s'adapte à la courbe DICOM?
...

Je pense qu'il n'est pas raisonnable d'utiliser ces courbes si l'on ne dispose pas d'un équipement "arts graphiques" de qualité, c'est à dire un écran stable disposant d'une courbe LUT interne au format 12 ou 14 bits qui permette la calibration hardware. Avec 12 à 14 bits de précision, on peut je dirais à coup sur se payer le luxe d'envoyer vers l'écran pratiquement n'importe quelle courbe tonale, elle sera de toutes façons fidèlement respectée. Ce qui est beaucoup moins vrai dans le cas d'un étalonnage software par la LUT de la carte vidéo, souvent en 8 bits, rarement en 10 bits.

L'utilisation de ces courbes, L* ou DICOM impose en outre un niveau de connaissance suffisant pour évaluer les enjeux et déjouer les pièges d'une calibration écran hors standard sRGB (notamment pouvoir opérer une validation écran au sein du logiciel graphique utilisé).

Cela dit, DICOM ressemble à sRGB dans sa partie basse, ce qui à priori devrait rendre possible son utilisation sur des écrans bureautiques sRGB sans trop de soucis, moins de soucis certainement que L* ou gamma 2.2 qui diffèrent plus fortement de sRGB dans la zone des bas niveaux. Zone qui est d'ailleurs la plus critique à étalonner, pour diverses raisons (quantification numérique, sensibilité des sondes, sensibilité perceptuelle, influence de l'éclairage ambiant).

C'est plutôt rassurant, car lorsque vous êtes de retour chez votre médecin pour visualiser un CD rempli d'images DICOM en provenance d'un scanner ou IRM, on peut penser que ce qu'on voit à l'écran n'est pas complétement différent de ce qu'on verrait dans la salle de monitoring du scanner ou IRM.

Voir le graphe ci-dessous. Pour les deux courbes DICOM 80 et 120 cd/m² le niveau de luminance mini est calé sur le niveau de noir ISO PCS (contraste 287:1). Cela a son importance, car le niveau de luminance mini modifie sensiblement la forme de la courbe. Je l'ai vérifié.

Pour info :

- augmenter la luminance mini rapproche la courbe DICOM de la courbe L*.

- augmenter la luminance maxi éloigne  la courbe DICOM de la courbe L*.

Une courbe DICOM générée pour une luminance maxi d'environ 40 cd/m² est assez proche d'une courbe L*

...

Probablement parce qu'il est considéré que l'environnement lumineux d'un écran n'est pas constant, néanmoins la mesure de l'éclairage ambiant avec une fonction automatique de type DICOM (courbe de TRC écran qui évoluerait en fonction de l'éclairage ambiant, une sorte de "CAG" (CA TRC) ) pourrait elle donner de bon résultat? et notamment avec les comparaisons tirages / écran ?
....

Je suis un peu dubitatif sur ces systèmes d'adaptation automatique en fonction de l'éclairage ambiant. Certes cela existe, avec le logiciel i1 profiler par exemple, mais si en théorie cela pourrait peut être fonctionner je pense que :

- c'est la porte ouverte à du n'importe quoi en terme d'homogénéité de l'éclairage, avec des risques que les utilisateurs ne fassent pas attention à des fortes sources de lumière solaire venant perturber l'écran, en se disant que de toutes façons cela sera compensé. Ce qui ne sera jamais possible si des sources lumineuses un tant soit peu trop fortes produisent des réflexions spéculaires dans la dalle.
Dans tous les cas, la variabilité de l'éclairage ambiant induit forcément une variabilité du contraste disponible à l'écran, ce qui fait également varier le nombre de niveaux de luminances perceptuellement disponibles, avec les conséquences forcément néfastes que cela peut induire pour l'observation critique d'une image.

- c'est jouer avec le feu sachant que le comportement perceptuel de l'œil est passablement complexe et encore méconnu sur certains points. Il faut mieux certainement éviter d'en rajouter une couche en permettant une source d'éclairage ambiant non parfaitement stable.

- un éclairage ambiant stable permet certainement de faciliter une perception "absolue" et de ce qu'on voit à l'écran, comme un musicien a besoin du "la" pour pouvoir s'accorder. Les conditions d'éclairage ambiant donnent un point de repère, en luminance et en chrominance, comme le diapason pour un musicien. Donner la possibilité de changer ce point de repère me semble une mauvaise idée.

C'est une discussion qui me fait penser au sujet de l'adaptation chromatique de la vision de l'observateur au point blanc de l'écran. Les choses ne sont pas si simples, avec une influence de l'environnement, de la durée d'observation, de la nature des images observées, et une sensibilité différente selon les personnes. Fixer au maximum les conditions d'observation permet de contraindre au moins une partie des variables et d'obtenir certainement une visualisation écran plus stable perceptuellement parlant.

[tenmangu81]

- un éclairage ambiant stable permet certainement de faciliter une perception "absolue" et de ce qu'on voit à l'écran, comme un musicien a besoin du "la" pour pouvoir s'accorder. Les conditions d'éclairage ambiant donnent un point de repère, en luminance et en chrominance, comme le diapason pour un musicien. Donner la possibilité de changer ce point de repère me semble une mauvaise idée.

Je me suis toujours posé des questions à ce sujet : certes, avoir un éclairage normalisé pour visualiser son écran et ses épreuves semble être un point de départ incontournable. Mais la calibration d'un écran est réalisée en priorité pour les travaux d'impression. Or, l'éclairage sous lequel sont vus les tirages est radicalement différent suivant qu'on les regarde dans une galerie d'exposition, sur des photos plus petit format A4 à la campagne en plein soleil ou sous le ciel gris de Paris dans un appartement, sur un livre, etc..... En toute rigueur, il faudrait ajuster l'éclairage de son poste de travail (et les cibles de son écran lors de la calibration !!) en fonction de la destination des tirages papiers, non ?

[olivier1010]

Je me suis toujours posé des questions à ce sujet : certes, avoir un éclairage normalisé pour visualiser son écran et ses épreuves semble être un point de départ incontournable. Mais la calibration d'un écran est réalisée en priorité pour les travaux d'impression. Or, l'éclairage sous lequel sont vus les tirages est radicalement différent suivant qu'on les regarde dans une galerie d'exposition, sur des photos plus petit format A4 à la campagne en plein soleil ou sous le ciel gris de Paris dans un appartement, sur un livre, etc..... En toute rigueur, il faudrait ajuster l'éclairage de son poste de travail (et les cibles de son écran lors de la calibration !!) en fonction de la destination des tirages papiers, non ?

Oui bien sur en toute rigueur oui lorsqu'on recherche une adéquation entre la perception des observateurs sur le terrain et le travail d'impression fourni.

Pour des lieux faiblement éclairés, il faudra mieux remonter un peu les ombres, et inversement pour les lieux fortement éclairés, afin de compenser la sensibilité perceptuelle de l'œil. (on voit bien ces différences de sensibilité perceptuelle en fonction des niveaux de luminance absolue dans le modèle de Barten utilisé pour le standard DICOM).

C'est dommage que je ne puisse pas partager ici ma feuille de tableur qui permet de tracer les courbes DICOM en fonction des luminances mini et maxi du périphérique d'affichage. C'est très didactique. La forme de la courbe est vraiment beaucoup plus aplatie lorsqu'on monte les luminance à 300. Elle est carrément méchamment écrasée vers la droite lorsqu'on monte la luminance à 3000 cd/m² ou plus, situation réelle lorsqu'on regarde un film transparent sur une boite à lumière puissante, qui permet d'obtenir un maximum de niveaux de perception en luminance (environ 1000 niveaux au lieu d'environ 400 pour un affichage écran classique).

Je vais quand même ajouter ci-dessous deux courbes tonales DICOM à des luminances fortement différentes pour information. J'ai utilisé des luminances mini en accord avec ce qu'on aurait couramment dans la réalité pour les deux valeurs de luminance utilisées, soit un contraste de 287:1 (norme ISO PCS) pour la luminance de 100 cd/m², et un contraste de 3000:1, qui doit correspondre en gros à ce qu'on obtient avec une boite à lumière puissante dans une pièce modérément éclairée.

Avec une luminance maxi de 100 cd/m², on obtient 440 niveaux de luminance perçus. (les JND dans le modèle DICOM)

Avec une luminance maxi de 3000 cd/m², on obtient 907 niveaux de luminance perçus.
En pratique la tolérance de la vision humaine avec ses facultés d'adaptation fait qu'on a pas forcément besoin d'une précision.

Mais pour des travaux critiques je pense qu'évidemment travailler dans des conditions soigneusement contrôlées et vérifiées permet d'améliorer la précision du travail fourni.
C'est bien pour cela d'ailleurs que les écrans haut de gamme pour arts graphiques, ainsi que les lightbox, sont ajustables en quelques secondes pour pouvoir passer d'un réglage vers un autre rapidement.

Cela dit la possibilité de varier l'éclairage de la pièce en intensité en surtout en température de couleur me semble moins importante que la possibilité de modifier le réglage de l'écran et de la lightbox.

Le réglage de l'éclairage ambiant (toujours de faible intensité dans ce cas pour éviter de diminuer le contraste écran) a finalement peu d'influence dans cette configuration de travail, il est surtout là pour donner un confort visuel en gommant les contrastes trop fort dans l'environnement de travail (et aussi par la même occasion y voir quelque chose dans la pièce pour retrouver ses crayons de tablette graphique
Mais il est quand même tout à fait envisageable, voir souhaitable, d'avoir deux intensités d'éclairage ambiant :

- une intensité faible (32 lux) pour le contrôle précis des images à l'écran, en partenariat avec la lightbox qui fournira l'intensité d'éclairage et la température couleur exacte nécessaire pour assurer l'adéquation avec les impressions

- une intensité plus élevée, similaire à celle qu'on trouve dans la maison de monsieur tout le monde en journée (peut être entre 100 à 200 lux) qui servira plus pour contrôler des images destinées à un affichage numérique, Internet par exemple, en partenariat par exemple avec un étalonnage écran en sRGB (ou en passant en mode simulation d'épreuve sRGB avec l'écran dans son espace natif).

Je voudrais faire remarquer d'ailleurs qu'il est désormais techniquement envisageable de fournir des images pour Internet dans des espaces couleurs différents de sRGB, la plupart des systèmes et applications prenant dorénavant en compte les profils icc. J'ai vu quelques exemples dans le forum ici, certaines images profitent vraiment d'un espace couleur plus large même dans un "pauvre" navigateur Internet.

[olivier1010]

Je me suis dit qu'il serait intéressant de comparer les pentes dans les bas niveaux pour les principales courbes tonales dont j'ai parlé précédemment.

C'est chose faite ici, avec une bonne surprise, DICOM dispose d'une pente raisonnable dans les bas niveaux y compris vers le 0.

Je retire donc ma critique concernant DICOM, même si elle n'a pas une zone linéaire comme sRGB et L* dans les premiers niveaux, sa pente reste très sage jusqu'au zéro.

Décidément cette courbe DICOM semble avoir pas mal d'avantages. Il est temps je pense de l'essayer sur le terrain.
Pas de surprise pour gamma, avec sa pente qui tend vers l'infini vers le zéro, et peut poser des légers problèmes d'erreurs de conversion avec certains CMS.
La colonne de gauche représente l'entrée du moniteur, en 8 bits, sur les premiers niveaux jusqu'à 20.

[MBe]

Je me suis toujours posé des questions à ce sujet : certes, avoir un éclairage normalisé pour visualiser son écran et ses épreuves semble être un point de départ incontournable. Mais la calibration d'un écran est réalisée en priorité pour les travaux d'impression. Or, l'éclairage sous lequel sont vus les tirages est radicalement différent suivant qu'on les regarde dans une galerie d'exposition, sur des photos plus petit format A4 à la campagne en plein soleil ou sous le ciel gris de Paris dans un appartement, sur un livre, etc..... En toute rigueur, il faudrait ajuster l'éclairage de son poste de travail (et les cibles de son écran lors de la calibration !!) en fonction de la destination des tirages papiers, non ?

La comparaison entre une image affichée sur un écran, ou l'opérateur reçoit un rayonnement incident (transmission directe du signal) et une image éclairée par une source (par un rayonnement incident), regardée sur un tirage papier avec un rayonnement en réflexion est de facto difficile, même si la vision humaine essaye de s'adapter.
Même avec des conditions idéales, la comparaison est faussée, de plus la dynamique entre un écran et un papier brillant n'est pas favorable au papier. C'est pour cela que l' ICCC préconise une dynamique écran avec un ratio de 1:288 (l'ISO12646:2008 préconise un ratio supérieur à 100...) pour un papier brillant.

Les écrans "arts graphiques" dépassent allègrement cette valeur, le mien,  avec une dalle VA atteint en natif une dynamique de 1:997 avec un gamme de 2,2 et 1:988 avec L*.
J'ai fait l'essai (avec ColorNavigator) de lui demander un ratio de 1:300 avec L*, le rendu ressenti est en effet un peu plus proche d'un tirage papier, par contre le travail de réglage sur les basses lumières est moins facile.

[MBe]

Je me suis dit qu'il serait intéressant de comparer les pentes dans les bas niveaux pour les principales courbes tonales dont j'ai parlé précédemment.

C'est chose faite ici, avec une bonne surprise, DICOM dispose d'une pente raisonnable dans les bas niveaux y compris vers le 0.

Je retire donc ma critique concernant DICOM, même si elle n'a pas une zone linéaire comme sRGB et L* dans les premiers niveaux, sa pente reste très sage jusqu'au zéro.

Décidément cette courbe DICOM semble avoir pas mal d'avantages. Il est temps je pense de l'essayer sur le terrain.
Pas de surprise pour gamma, avec sa pente qui tend vers l'infini vers le zéro, et peut poser des légers problèmes d'erreurs de conversion avec certains CMS.

C'est bien le critère de la pente au départ de la courbe L* qui m'a convaincu fin 2014 lorsque j'ai tracé la courbe L* de l'essayer et de la conserver comme profils d' écran. Les courbes sRGB et DICOM sont de bonnes candidates, maintenant je ne suis pas certain que la vision humaine différencie la pente au départ entre L*, sRGB et DICOM (?). la comparaison avec 3 écrans juxtaposés permettrait de déterminer sa préférence.(la commutation de profil comme moyen de comparaison me laisse perplexe et me permet pas de discriminer une solution)
Je suis également d'accord avec ton avis  concernant la courbe sRGB pour sa facilité à l'intégrer sur des écrans plus orientés vers la bureautique.

[tenmangu81]

J'ai fait l'essai (avec ColorNavigator) de lui demander un ratio de 1:300 avec L*, le rendu ressenti est en effet un peu plus proche d'un tirage papier, par contre le travail de réglage sur les basses lumières est moins facile.

J'ai essayé aussi de calibrer mon écran NEC en L* et avec un contraste de 1:300, mais les résultats (Delta E moyen) étaient nettement moins bons.

[MBe]

J'ai essayé aussi de calibrer mon écran NEC en L* et avec un contraste de 1:300, mais les résultats (Delta E moyen) étaient nettement moins bons.

Je vais refaire une mesure, car je ne retrouve pas le rapport et je te donnerai le résultat.

[olivier1010]

C'est bien le critère de la pente au départ de la courbe L* qui m'a convaincu fin 2014 lorsque j'ai tracé la courbe L* de l'essayer et de la conserver comme profils d' écran. Les courbes sRGB et DICOM sont de bonnes candidates, maintenant je ne suis pas certain que la vision humaine différencie la pente au départ entre L*, sRGB et DICOM (?). la comparaison avec 3 écrans juxtaposés permettrait de déterminer sa préférence.(la commutation de profil comme moyen de comparaison me laisse perplexe et me permet pas de discriminer une solution)
Je suis également d'accord avec ton avis  concernant la courbe sRGB pour sa facilité à l'intégrer sur des écrans plus orientés vers la bureautique.

Un test intéressant pour vérifier visuellement la linéarité dans les très bas niveaux en tenant compte de l'éclairage ambiant, et par là même pouvoir comparer les courbes tonales là où elles influences le plus la qualité d'affichage :

http://www.drycreekphoto.com/Learn/Calibration/monitor_black.htm
Ci-dessous une comparaison entre courbe tonale DICOM à 100 cd/m² et gamma qui montre que DICOM est proche de gamma 3.0 dans la zone des hautes lumières.
Enfin  pour ceux qui voudraient tester DICOM, dans le fichier .png se trouve une archive zip d'une LUT DICOM (Luminance mini 0.3, maxi 100 cd/m²) pour ColorNavigator.

Il suffit d'ouvrir ce fichier png avec 7zip ou Winrar par exemple pour décompresser le fichier LUT qui se nomme : DICOM ColorNavigator Lut - Lum 0.3 - 100.csv

Si besoin renommer le .png en .zip. La décompression zip Windows ne fonctionne pas forcément sur ce type de fichier imbriqué.

[MBe]

J'ai essayé aussi de calibrer mon écran NEC en L* et avec un contraste de 1:300, mais les résultats (Delta E moyen) étaient nettement moins bons.

J'ai refait une calibration avec Color Navigator en imposant un noir à 0, 33 cd/m² cela donne une dynamique de 241:1 , la luminance étant à 80,1 cd/m².
Globalement les Delta E 2000 (test Iso 12646) sont proches, sauf sur les patchs dans les basses lumières ou ils sont moins bons. Il est donc préférable avec mon écran de le laisser sur sa valeur de noir natif, environ 0,08 cd/m².

Le test (Drycreekphoto) proposé par Olivier met bien en évidence les différences sur les profils 2,2 et  L* avec un avantage bien visible pour L* dans les basses lumières. Avec mon écran je distingue sans difficulté tous les niveaux aussi bien avec mon éclairage ambiant habituel que dans le noir complet, avec un profil  à 2,2 (les autres valeurs cibles sont identiques), il est beaucoup plus difficile de distinguer les 7/8 premiers niveaux en partant du noir (0,0,0)

[olivier1010]

J'ai refait une calibration avec Color Navigator en imposant un noir à 0, 33 cd/m² cela donne une dynamique de 241:1 , la luminance étant à 80,1 cd/m².
Globalement les Delta E 2000 (test Iso 12646) sont proches, sauf sur les patchs dans les basses lumières ou ils sont moins bons. Il est donc préférable avec mon écran de le laisser sur sa valeur de noir natif, environ 0,08 cd/m².

Le test (Drycreekphoto) proposé par Olivier met bien en évidence les différences sur les profils 2,2 et  L* avec un avantage bien visible pour L* dans les basses lumières. Avec mon écran je distingue sans difficulté tous les niveaux aussi bien avec mon éclairage ambiant habituel que dans le noir complet, avec un profil  à 2,2 (les autres valeurs cibles sont identiques), il est beaucoup plus difficile de distinguer les 7/8 premiers niveaux en partant du noir (0,0,0)

Les valeurs de Delta E ne veulent pas dire grand chose pour les très faible luminances à cause de la pollution de la dalle par l'éclairage ambiant. Les valeurs que vous mesurez n'en tiennent pas compte car la sonde masque la dalle et élimine donc les réflexions.

Je pense qu'il est préférable de diminuer le contraste de l'écran à la valeur recommandé ISO PCS, 287:1 pour éviter une trop grande pollution par la lumière ambiante. Une autre raison est l'adaptation de la vision humaine aux variations de niveaux de luminance. Même si l'œil est capable de percevoir une très large gamme dynamique (environ 8 decades), il ne peut pas s'adapter sur une très large gamme.

En effet lorsqu'un observateur a adapté sa vision à une luminance moyenne, la sensibilité en contraste est maximale près de cette zone de luminance moyenne, et décroit au fur et à mesure qu'on s'en éloigne.

Un fort contraste physique n'est donc pas forcément utile, car le contraste perçu est une combinaison du contraste physique et de la réponse perceptuelle de l'observateur.

Pour des images typiques avec des variations de luminance autour d'une moyenne, la perception de contraste est réduite dans les ombres et dans les hautes lumières, relativement à la zone de performance maximale de perception des contrastes située autour de la luminance moyenne de la scène pour laquelle l'œil est adapté. Voir les travaux de Norman et Baxter qui ont modélisé cela par des observations physiologiques et des simulations informatiques.

En conséquence, pour bien percevoir des détails situés dans les zones très sombres (proches de la luminance mini) et très claires (proches de la luminance maxi), il est nécessaire de ramener le contraste de l'écran à une valeur proche de 250. Ce qui donne par exemple une valeur de 0.4 cd/m² pour une luminance maxi de 100 cd/m². L'ISO recommande un contraste de 287:1, ce qui sommes toutes est assez proche de cette valeur de 250:1.
Ci-dessous un graphe montrant la réduction de contraste dans les premiers niveaux de luminance, en fonction de la luminance mini de l'écran, pour un éclairage ambiant de 10 Lux.
J'ai inclus la feuille de calcul Excel qui a servi à tracer le graphe dans le fichier image .png. Vous pourrez l'extraire avec 7zip par exemple en ouvrant le fichier .png avec ce programme.

L'ISO conseille un éclairage ambiant maxi de 32 Lux, qui correspond en gros à une réduction de contraste de 45% à 0.4 cd/m² (point noir PCS pour une luminance maxi de 120 cd/m²).

Valeur qui n'est pas acceptable en imagerie médicale, où la réduction de contraste maxi conseillée est de 20 %.

En ce qui concerne les coefficients de réflexion que j'ai utilisé, j'ai choisi des valeurs qui me semblent en accord avec deux sources différentes pour des écrans LCD haut de gamme.