Apprendre à convertir une image en noir et blanc avec GIMP

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Nous allons voir comment transformer une image couleur en nuances de noir et de blanc, par différentes méthodes. Mais, il est important de comprendre les notions de base sur les modèles colorimétriques, notamment les classiques RVB (Rouge Vert Bleu) et TSL (Teinte Saturation Luminosité).

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I. Introduction

I-A. RVB

L'acronyme RVB désigne les couleurs primaires Rouge, Vert et Bleu. Ces trois couleurs sont celles qui sont le mieux perçues par l'œil humain, elles correspondent aux trois longueurs d'onde auxquelles répondent les trois types de cônes de l'œil humain. Les autres couleurs sont alors obtenues en mélangeant les trois composantes, voici une représentation :

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Le blanc est le mélange des trois couleurs, et le noir l'absence des trois couleurs.

Cette méthode est utilisée dans l'éclairage, la vidéo et pour l'affichage des écrans. Car elle permet d'obtenir une large gamme de couleurs visibles par l'homme.

I-B. TSL

C'est un système de colorimétrie qui agit sur les trois composantes suivantes : Teinte, Saturation et Luminosité. Il est dit que cette représentation est « naturelle », car elle est très proche de la perception physiologique de la couleur par l'œil humain. En effet celle-ci se trouve dans le spectre électromagnétique de la lumière visible. Cette technique est surtout utilisée dans les domaines du graphisme, de l'informatique et de l'infographie. Voici une représentation de ses composantes :

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Une représentation sphérique est donnée dans le paragraphe IV.

Voici en quelques mots les informations sur ses composantes :

  • la Teinte est une couleur qui ne contient ni de blanc et ni de noir ;
  • la Saturation représente l'intensité d'une couleur ;
  • la Luminosité est la composante qui ajoute l'intensité du blanc ou du noir.

I-C. Le niveau de gris

Le niveau de gris ne tient compte que d'une seule couche : le noir. La variation est faite par l'intensité lumineuse qui va éclaircir la couleur noire. Voici une représentation où nous trouvons les 256 niveaux de gris qui correspondent au codage sur trois octets :

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Un pixel est composé de trois composantes RGB (Red, Green et Blue) ou RVB (Rouge, Vert et Bleu). Pour obtenir un niveau de gris, il faut que les trois valeurs (RVB) soient identiques. La méthode la plus simple est :

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Mais dans la pratique, ce qui est préconisé est :

  • pour l'imprimerie : Gris = 0,2125 x Rouge + 0,7154 x Vert + 0,0721 x Bleu ;
  • pour un écran : Gris = 0,299 x Rouge + 0,587 x Vert + 0,114 x Bleu.

II. Les images

Pour voir la différence entre les différentes méthodes, j'ai sélectionné quelques photos issues de Wikimedia Commons.

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III. Première méthode : les niveaux de gris

GIMP dispose d'une fonction permettant de transformer une image en niveau de gris. La commande se trouve dans le menu « Image », « Mode » et « Niveaux de gris » :

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Nous obtenons ainsi les images suivantes :

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Les différentes couleurs (rouge, vert et bleu) sont mixées suivant une combinaison qui est propre à GIMP. D'après mes essais, je dirais que la formule est 0,3 x Rouge + 0,6 x Vert + 0,1 x Bleu.

IV. Deuxième méthode : la désaturation ou la saturation

Toutes les images couleur sont un assemblage de teintes, et chacune de ces teintes a une intensité qui est appelée aussi saturation. Elle signifie donner plus de couleur et d'éclat. À l'inverse, la désaturation enlève la couleur et l'éclat.

La saturation définit la pureté de la couleur. Une couleur saturée sera vive et intense, alors qu'une moins saturée ira vers le gris.

Voici un schéma représentatif du fonctionnement :

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La transformation en niveau gris va être de jouer sur ses trois composantes T (teinte), S (saturation) et L (lumière).

IV-A. La désaturation

GIMP dispose d'une fonction permettant de jouer sur la désaturation d'une image. La commande se trouve dans le menu « Couleurs » et « Désaturer » :

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La fenêtre suivante s'ouvre :

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Si nous sélectionnons « Luminosité », nous obtiendrons le résultat suivant :

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Voici pour information à quoi chacun correspond :

  • Clarté = ½ × (max(R,V,B) + min(R,V,B))
  • Luminosité = 0.21 × R + 0.72 × V + 0.07 × B
  • Moyenne = (R + V + B) ÷ 3

IV-B. La saturation

GIMP dispose d'une fonction permettant de jouer sur la saturation d'une image, ce qui permet de la transformer en noir et blanc. La commande se trouve dans le menu « Couleurs » et « Teinte-Saturation » :

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Nous obtenons la fenêtre suivante :

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Il ne nous reste plus qu'à jouer sur la valeur de la « Saturation » :

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Vous devez jouer sur toutes les couleurs, en diminuant la « Saturation » . Si vous souhaitez modifier toutes les couleurs avec la même valeur, vous devez sélectionner « Maître ».

Nous obtenons le résultat suivant :

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Avec cette méthode les couleurs sont en quantités proportionnelles, le résultat est moins bon qu'avec la première méthode.

Cette commande permet de modifier la teinte, la saturation et la luminosité sur les couleurs présentes sur le document actif.

V. Troisième méthode : la décomposition

GIMP dispose d'une fonction permettant de décomposer une image en différents modèles de colorimétrie, ce qui permet de la transformer en noir et blanc. La commande se trouve dans le menu « Couleurs », « Composants » et « Décomposer » :

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La fenêtre suivante s'ouvre :

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Ensuite, il nous suffit de sélectionner un des modèles :

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Les modèles dans l'encadré vert permettent de transformer l'image en noir et blanc. Le modèle LAB donne :

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Avec cette méthode l'image est décomposée en trois calques en niveau de gris, le premier calque est pour la Luminance et les deux autres pour les couleurs qui varient d'un modèle à l'autre.

V-A. LAB

Le mode LAB est un mode de représentation des couleurs qui se rapproche le plus de ce que l'œil humain peut percevoir, il se compose de trois couches :

  • L contient les informations de luminosité de notre image, la valeur va de 0 à 100 (0 étant la valeur la plus sombre) ;
  • A et B regroupant les infos de couleurs, la couche A va du vert au magenta, la couche B va du bleu au jaune.

En jouant sur la couche L en mettant le filtre d'accentuation, cela ne modifie pas les couleurs, ce qui ne crée pas d'imperfections lumineuses.

Ce mode est aussi utilisé pour accentuer la netteté des images.

V-B. YCbCR

Le mode YCbCr est un mode de représentation des couleurs, GIMP en propose quatre décompositions, il se compose de trois couches :

  • Y contient les informations de luminosité de notre image, la valeur va de 0 à 100 (0 étant la valeur la plus sombre) ;
  • les deux autres couches sont les chrominances bleue et rouge, Cb est la mesure de la déviation du gris dans la direction du bleu (ou du jaune si la valeur est inférieure à 0,5). Cr est la différence dans la direction du rouge ou du turquoise.

YCbCr est un modèle de couleurs développé pour le standard de télévision PAL, il est devenu le standard pour les images et les vidéos. Il est utilisé entre autres pour les images JPEG et les vidéos MPEG.

VI. Quatrième méthode : utilisation des modes de calque

GIMP dispose d'une fonction qui applique un mode de calque, cela change la manière dont les calques sont représentés et en fonction des calques sous-jacents. Grâce à des formules mathématiques, GIMP va pouvoir modifier l'affichage des calques.

Les modes de calque se trouvent dans la liste déroulante suivante :

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VI-A. Couleur

Pour cela nous allons créer un calque noir au-dessus de notre image, comme ceci :

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Mais maintenant, notre image est totalement noire, il nous faut utiliser le mode « Couleur » :

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Le mode « Couleur » utilise le calque du haut pour la teinte et la saturation, et le calque du bas pour l'image, ce qui nous donne :

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VI-B. Valeur

Pour cela nous allons créer un calque blanc en-dessous de notre image, comme ceci :

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Mais maintenant, il nous faut utiliser le mode « Valeur » :

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Le mode « Valeur » utilise le calque du haut pour l'image, et le calque du bas pour la teinte et la saturation, ce qui nous donne 

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VII. Conclusion

Nous venons de voir plusieurs méthodes pour convertir une image en noir et blanc. Il n'existe pas de méthode meilleure l'une que l'autre, tout dépend de l'image de départ. Vous n'allez pas utiliser la même méthode pour une image sombre que pour une image claire.

Il ne faut aussi pas oublier que le rendu à l'écran ne sera peut-être pas le même une fois imprimé.

Sur cette image, vous verrez les différents rendus :

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Si vous devez faire des arrangements, il vaut mieux convertir votre image d'abord et ensuite y faire les modifications.

Voici quelques sites vous permettant de trouver les différentes composantes RVB, TSL, Hex qui constituent une couleur :

Si vous souhaitez approfondir les notions et en savoir plus sur la colorimétrie :

VIII. Remerciements

Pour ses remarques directes ou indirectes et ses conseils avisés : f-leb.

Et pour la correction orthographique et syntaxique Phanloga.

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