Mesure analytique de la couleur selon la norme EN ISO 18314

La norme « EN ISO 18314 Mesure analytique de la couleur », élaborée par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) et publiée ultérieurement en tant que norme européenne dans le cadre des efforts d’harmonisation, comprend les sous-sections suivantes publiées sous le même titre :

• La norme « EN ISO 18314-1 Partie 1 : Mesure pratique de la couleur » décrit la méthode de détermination des coordonnées colorimétriques d’un film de peinture. Cette méthode s’applique aux films de peinture qui apparaissent monochromes dans des conditions normales d’observation. Les films de peinture qui ne recouvrent pas entièrement une surface opaque constituent un système opaque et peuvent être mesurés selon la procédure décrite dans cette norme. Les films de peinture phosphorescents, transparents, translucides (par exemple, pour le verre d’affichage ou de lampe), rétroréfléchissants (par exemple, pour la signalisation routière) et métallisés ne sont pas concernés par cette norme.

Ces tests utilisent un spectrophotomètre. Les mesures doivent de préférence être effectuées à l'aide de spectrophotomètres. La plage de mesure spectrale doit être comprise entre 400 nm et 700 nm au minimum. La largeur du pas spectral et la bande passante optique ne doivent pas dépasser 20 nm (de préférence entre 5 nm et 10 nm). Un colorimètre tristimulus est également utilisé lors de ces tests. Ces derniers peuvent être utilisés pour des applications ne nécessitant pas le suivi du métamérisme.

Cette norme spécifie une méthode pratique pour déterminer les coordonnées colorimétriques d'un film de peinture à l'aide d'un colorimètre instrumental. Elle s'applique particulièrement aux films de peinture qui apparaissent uniformément monochromes (d'une seule couleur) à l'œil nu. Elle couvre les mesures de systèmes opaques, y compris les cas où le film de peinture ne recouvre pas complètement un substrat opaque (bien que considéré comme effectivement opaque selon la procédure de mesure).

Cette méthode ne peut être appliquée aux types de films de peinture plus complexes ou spécialisés, notamment :

• Films de peinture scintillants
• films de peinture transparents
• Films de peinture translucides (par exemple pour le verre des écrans ou des lampes)
• Films de peinture réfléchissants (par exemple, panneaux de signalisation routière)
• films de peinture métallisée

Ces phénomènes nécessitent des approches différentes en raison de leur comportement optique (par exemple, la propagation de la lumière, la transmission ou les effets métalliques).

• La norme « EN ISO 18314-2 Partie 2 : Correction de Saunderson, solutions de l’équation de Kubelka-Munk, pouvoir colorant, opacité » décrit la correction de Saunderson pour différentes géométries de mesure et les solutions de l’équation de Kubelka-Munk pour les couches opaques et transparentes. Cette norme spécifie également les méthodes de calcul du pouvoir colorant et de l’opacité, y compris la différence de couleur résiduelle, selon différents critères. Les procédures de préparation des échantillons pour ces mesures ne font pas partie de cette norme. Elles doivent être convenues entre les parties contractantes ou décrites dans d’autres normes nationales ou internationales.

Pour les calculs de colorimétrie, il est nécessaire de prendre en compte les phénomènes de surface afin d'obtenir des résultats valides. Les formules sont établies en supposant une surface idéale, une couche parfaitement opaque et une diffusion de la lumière parfaitement homogène au sein de l'échantillon. Tout écart par rapport à ces hypothèses conduit à une évaluation de la pertinence des calculs.

La théorie de Kubelka-Munk décrit la réflexion d'une couche pigmentée à l'aide de deux constantes : l'absorption et la diffusion. Elle repose sur les hypothèses suivantes :

• Idéalement, on utilise une distribution diffuse du rayonnement lors du processus d'irradiation.
• Idéalement, la distribution du rayonnement au sein de la couche est diffuse.
• Négligence de la prise en compte des phénomènes de surface résultant de discontinuités de l'indice de réfraction.

Cette norme va au-delà des mesures instrumentales de base (EN ISO 18314-1) en proposant des méthodes de calcul avancées pour l'évaluation des couleurs des peintures, des pigments et des revêtements. Elle définit des procédures de calcul précises pour la correction et l'interprétation des données de réflectance des films de peinture et des systèmes pigmentaires. S'appuyant sur les théories classiques de l'optique des pigments, elle se concentre sur les couches opaques et transparentes.

Les éléments clés mentionnés sont les suivants :

• Correction de Saunderson : Ajuste les valeurs de réflexion mesurées pour tenir compte des effets de réflexion de surface (composantes spéculaire et diffuse) en fonction de la géométrie de l’instrument (par exemple, d/8 degrés, 45/0 degrés). Cette correction est nécessaire pour obtenir des valeurs de réflexion interne précises utilisées dans les calculs ultérieurs.
• Solutions à l'équation de Kubelka-Munk : Elle fournit des solutions mathématiques pour les couches opaques et transparentes. La théorie de Kubelka-Munk modélise la diffusion et l'absorption de la lumière dans les milieux opaques (comme les peintures) et relie la réflexion aux coefficients d'absorption et de diffusion.
• Pouvoir colorant : Méthodes de calcul du pouvoir colorant d'un pigment mélangé à une référence (par exemple, une base blanche), y compris l'évaluation par différence de couleur résiduelle basée sur divers critères (par exemple, basés sur différents espaces colorimétriques CIE ou sur la cartographie de la profondeur de teinte).
• Profondeur de l'ombre : Cela est lié à l'intensité de la couleur en fonction de la concentration.
• Pouvoir couvrant (ou opacité) : Procédures permettant de déterminer l'efficacité avec laquelle un revêtement masque le substrat ; généralement à l'aide de rapports de contraste ou de l'épaisseur minimale du film requise pour une couverture complète.
• La norme « EN ISO 18314-3 Partie 3 : Indices spéciaux » décrit différentes méthodes de calcul des indices spéciaux, généralement utilisés pour définir la clarté ou l’obscurité d’échantillons, notamment la chromaticité ou la tonalité au sein d’une coordonnée colorimétrique unique. Cette norme s’applique aux valeurs tristimulus et aux coordonnées de chromaticité calculées à l’aide des fonctions colorimétriques des systèmes CIE 1931 (2 degrés) ou CIE 1964 (10 degrés). Elle sert à spécifier les stimuli colorés perçus comme appartenant à un objet réfléchissant ou transmettant, lorsqu’une valeur unidimensionnelle est requise.

Les indices décrits dans cette norme sont les suivants :

• Indice de blancheur CIE
• Indice de jaunisse
• Valeurs de la négritude
• Valeur de noirceur indépendante de la tonalité de la couleur.
• Valeur de noirceur en fonction de la tonalité de la couleur.
• La contribution absolue de la tonalité de couleur
• valeurs de gris
• Valeur de l'échelle de gris indépendante de la tonalité de la couleur.
• Valeur de gris en fonction de la tonalité de la couleur.
• La contribution absolue de la tonalité de couleur
• Indice de flop

Cette norme spécifie des méthodes de calcul d'indices propriétaires qui fournissent une valeur numérique unique pour décrire la qualité colorimétrique perçue d'échantillons quasi monochromes (par exemple, des noirs profonds, des rouges intenses ou des blancs purs). Ces indices vont au-delà des coordonnées CIELAB standard et se concentrent sur des caractéristiques spécifiques telles que la clarté ou l'obscurité, incluant souvent des nuances chromatiques ou des effets tonaux subtils. Ils s'appliquent à :

• Valeurs de stimulus triples (X, Y, Z) et coordonnées de chromaticité.
• Objets réfléchissants ou transmetteurs perçus comme appartenant à une seule coordonnée de couleur.
• Stimuli de couleur nécessitant un descripteur unidimensionnel.

Ces méthodes sont particulièrement utiles lorsqu'un nombre simple et interprétable est nécessaire pour le contrôle qualité ou la spécification, plutôt que des différences de couleur multidimensionnelles.

• La norme « EN ISO 18314-4 Partie 4 : Indice de métamérisme pour paires d’échantillons en fonction de la variation de la source lumineuse » décrit un formalisme de calcul du métamérisme d’éclairage des couleurs de surface solides. Cette norme ne peut être appliquée aux couleurs des revêtements à effets sans adaptation au système métrique.

Cette norme traite du phénomène de métamérisme dû aux variations d'éclairage, un aspect fondamental en pratique. Elle formule des recommandations sur les mesures correctives à prendre lorsque les coordonnées chromatiques de deux échantillons ne correspondent pas exactement dans des conditions de référence. En matière de reproduction des couleurs, l'indice de métamérisme sert de critère de qualité pour déterminer les tolérances relatives aux différences de couleur entre un échantillon et une couleur de référence sous différents éclairages.

La quantification du métamérisme d'illumination des paires d'échantillons est formellement réalisée par une évaluation de la différence de couleur, où les tolérances couramment utilisées dans l'évaluation des différences de couleur peuvent être employées.

Cette norme spécifie un formalisme (méthode de calcul normalisée) pour déterminer l'indice de métamérisme de luminescence (métamérisme d'échange de luminescence) entre des paires d'échantillons de couleur de surface solide.

Le métamérisme se produit lorsque deux couleurs semblent identiques (ou très similaires) sous une source lumineuse/un illuminateur, mais diffèrent significativement sous une autre source lumineuse/un autre illuminateur.

Caractéristiques principales :

• Ceci s'applique aux couleurs de surface unies, sans effet (revêtements uniformes, non métalliques et non nacrés).
• Ceci ne s'applique pas aux revêtements à effets (par exemple, métalliques, nacrés, pigments interférentiels) sans personnalisation métrique spécifique.
• Il calcule un indice de métamérisme qui mesure le degré de décalage lorsque les illuminateurs sont changés.
• Elle est basée sur des données de réflectance spectrale et les principes de colorimétrie CIE.
• La norme « EN ISO 18314-5 Partie 5 : Procédure pour la détermination colorimétrique des différences de couleur des objets selon des espaces colorimétriques équidistants » décrit la procédure et le rapport d’essai pour la détermination des faibles différences de couleur des objets selon des espaces colorimétriques équidistants. Les annexes de cette norme comprennent trois critères proposés pour la détermination quantitative des faibles différences de couleur des couleurs non lumineuses. Ces exemples se rapportent à trois modèles d’espace colorimétrique :
• Annexe A : Formule courante moderne de différence de couleur uniforme (par exemple, basée sur CIEDE2000 ou des critères avancés similaires).
• Annexe B : Une autre approche équidistante alternative.
• Annexe C : Une troisième méthode recommandée pour des applications spécifiques.

Ces critères améliorent la précision pour les petites différences de couleur là où les variations de couleur CIELAB traditionnelles peuvent être perçues comme moins uniformes (en particulier dans les régions neutres, sombres ou saturées).

Cette norme s'applique à l'évaluation des pigments, colorants et charges dans les revêtements, les plastiques et les applications d'impression qui sont évalués par paires pour la correspondance des couleurs et qui ne présentent que des différences de couleur mineures et perceptibles.

Pour déterminer les différences de couleur subtiles entre les objets selon des espaces colorimétriques équidistants, il convient d'utiliser l'une des trois procédures décrites en annexes. Trois métriques suggérées pour la détermination quantitative des différences de couleur subtiles dans les zones non éclairées sont détaillées dans ces annexes. La métrique de calcul utilisée pour la différence de couleur doit être indiquée dans le rapport de test.

Lorsque les formules décrites en annexes sont utilisées pour des différences de couleur importantes (supérieures à environ 10 unités CIELAB), il faut s'attendre à des écarts plus importants entre les différences de couleur calculées et les évaluations visuelles. Ceci est dû à la relation non linéaire entre les faibles et les fortes différences de couleur. Si l'utilisation de formules dans cette plage est envisagée, un accord explicite entre les parties concernées est indispensable.

Cette norme définit des procédures et des exigences normalisées pour la rédaction des rapports d'essais lors du calcul et de la communication des différences de couleur subtiles entre les couleurs d'objets (couleurs de surface non lumineuses telles que les peintures et les revêtements). Elle met l'accent sur l'utilisation d'espaces colorimétriques équidistants, où les couleurs équidistantes correspondent plus fidèlement aux différences de couleur perçues. Le document propose trois critères recommandés pour ces calculs (détaillés dans les annexes informatives) :

• La norme « EN ISO 18314-6 Partie 6 : Conditions de mesure des couleurs des objets » est encore en cours d'élaboration.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte de son personnel compétent et expérimenté, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'analyse avancés requis et les accompagne dans la mise en place, l'application et l'amélioration de leurs systèmes de management. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'analyse conformes à la norme EN ISO 18314 « Mesure analytique des couleurs ».