FR3043877A1 - Gradateur synthetiseur de temperature de couleur proximale, en particulier pour source electroluminescente - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un gradateur pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir d'au moins deux sources (S1), (S2) de température de couleur primaire TCpp1 et TCpp2, comprenant des moyens variateurs (230), (240) de chaque température de couleur primaire pour obtenir différentes températures de couleur proximale secondaires, caractérisé en ce qu'il comprend : - des premiers moyens de saisie (20), (21) de chaque température de couleur primaire ; - des deuxièmes moyens de saisie (22) d'une température de consigne correspondant à une température de couleur proximale secondaire souhaitée ; - des moyens de commande (23), (24) des moyens variateurs (230), (240) ; - un calculateur (2) paramétré pour piloter les moyens de commande (23), (24) des moyens variateurs pour définir une proportion des températures de couleur primaires entre elles pour atteindre ladite température de consigne.

Description

Gradateur synthétiseur de température de couleur proximale, en particulier pour source électroluminescente.

Le domaine de l’invention est celui des équipements impliqués dans la production de lumière à partir de sources électroluminescentes. Plus précisément, l’invention concerne les dispositifs permettant de synthétiser une température de couleur proximale. L’invention trouve une application particulièrement intéressante dans les domaines de la production audiovisuelle, cinématographique et photographique.

Dans ces domaines, les sources d’éclairage électroluminescentes (que ce soit sous forme de modules ou de rubans de LED) sont de plus en plus utilisées, notamment en raison de leur flexibilité, de leur relative simplicité à mettre en œuvre et de la possibilité de créer des éclairages personnalisés. Ces composants à LED sont surtout utilisés pour l’éclairage de décors (plateau de télévision, décors de cinéma...). Actuellement, les sources électroluminescentes prennent la forme de circuit en polyimide, FR4, CEM1, CEM3, ROGER ou SMI, sur lesquels des LED sont soudés. Ces sources peuvent être flexibles ou rigides. Généralement les circuits sont alimentés en tension constante (en 12V ou en 24V). Les LED sont polarisées soit par le biais de générateurs de courant constant soit par le biais de simples résistances.

Parmi les sources électroluminescentes, on distingue les sources monochromatiques et les sources bichromatiques (ou bicolores).

Les sources monochromatiques, équipées de LED d’une seule couleur, génèrent une lumière dont la température de couleur proximale est figée.

Par leur capacité à générer une lumière dont les températures de couleur proximale peuvent être ajustables, et donc variables, les sources bichromatiques sont de plus en plus utilisées. Elles intègrent des LED de deux couleurs, à savoir une « blanc chaud >> et une « blanc froid », ce qui permet justement de faire varier la température de couleur proximale de par le mixage des deux sources.

Dans les circuits de ruban à LED, pour réaliser le mixage des sources bichromatiques, on utilise généralement des gradateurs (également comme sous le terme anglais de « dimmer >>). Ces gradateurs pour source luminescente LED génèrent une tension « hachée >> à partir d’une tension constante. Cette tension hachée consiste en une modulation de largeur d’impulsion («MLI >>), également connu sur le terme anglais de « PWM » (« Puise Width Modulation), qui est une technique couramment utilisée pour synthétiser des signaux continus à l’aide de circuits à fonctionnement tout ou rien ou plus généralement à état discret. Le principe général est qu’en appliquant une succession d’états discrets pendant des durées bien choisies, on peut obtenir en moyenne, sur une certaine durée, n’importe qu’elle valeur intermédiaire. En appliquant ce principal à la tension d’alimentation d’une source électroluminescente, il est donc possible de faire varier l’intensité lumineuse. Cette dernière dépend alors du rapport cyclique entre l’état haut et l’état bas de l’impulsion.

Pour les sources bichromatiques, les gradateurs disposent de deux canaux d’entrée, qui génèrent des signaux d’alimentation MLI pour chaque sortie (« blanc chaud >> et « blanc froid >>). Ainsi, en faisant varier le rapport cyclique de chaque MLI appliquée aux canaux, il est possible d’obtenir une température de couleur intermédiaire (TCp secondaire) à partir de deux couleurs de température de couleur primaire. L’obtention d’une température de couleur proximale secondaire précise s’avère importante dans le domaine de la production audiovisuelle, cinématographie ou photographique. En effet, lors d’une prise de vue, il est important d’équilibrer la température de couleur proximale avec la correction sur la caméra ou l’appareil-photo numérique, afin de compenser la température de couleur de la lumière éclairant la scène en utilisant d’abord les filtres colorimétriques de l’appareil de captation. Cette opération est communément appelée « balance des blancs >>. L’oubli de cette opération peut se traduire par une très franche dominante bleue ou ambre dans l’image. Il sera alors nécessaire de réaliser une correction qui peut être conséquente (étalonnage) en post-production et il en résultera une perte de temps importante.

En d’autres termes, il est primordial de connaître précisément la température de couleur proximale de la lumière éclairant la scène pour réaliser une balance des blancs corrects.

Or, les gradateurs actuels sont des « mélangeurs >> basiques. Ces appareils se contentent effectivement de générer des signaux d’alimentation MLI sans tenir compte de la température de couleur proximale des circuits LED qui sont connectés à ceux-ci. La température de couleur proximale secondaire résultant du mélange des températures de couleur primaire est donc inconnue de l’utilisateur (en l’occurrence l’opérateur souhaitant réaliser la balance des blancs).

De plus, dans la plupart des cas, l’intensité lumineuse peut varier avec la variation de la température de couleur, ce qui augmente encore la difficulté pour réaliser des réglages précis de la lumière éclairant une scène ou un décor.

En tout état de cause, les gradateurs classiques existants ne permettent pas à l’opérateur de connaître la température de couleur proximale synthétisée à partir des deux températures de couleurs proximales primaires, ce qui les conduit généralement à réaliser une balance des blancs incorrecte. L’invention a notamment pour objectif de palier les inconvénients de l’art antérieur.

Plus précisément, l’invention a pour objectif de proposer un gradateur qui permette de connaître précisément la température de couleur proximale synthétisée à partir de températures de couleurs proximales primaires. L’invention a également pour objectif de fournir un tel gradateur qui permet d’ajuster précisément l’intensité lumineuse de la température de couleur proximale secondaire synthétisée par le gradateur. L’invention a aussi pour objectif de fournir un tel gradateur qui soit simple d’utilisation pour un opérateur.

Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l’invention qui a pour objet un gradateur pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir d’au moins deux sources de températures de couleurs primaires TCppl et TCpp2, comprenant des moyens variateurs de chaque température de couleur primaire pour obtenir différentes températures de couleurs proximales secondaires, caractérisé en ce qu’il comprend : - des moyens de saisie de chaque température de couleur primaire ; - des moyens de saisie d’une température de consigne correspondant à une température de couleur proximale secondaire souhaitée ; - des moyens de commande des moyens variateurs ; - un calculateur paramétré pour piloter les moyens de commande des moyens variateurs pour définir une proportion des températures de couleurs primaires entre elles pour atteindre ladite température de consigne.

Ainsi, grâce à l’invention, le gradateur permet d’obtenir une température de couleur proximale secondaire de façon maîtrisée. En effet, il suffit à un opérateur de saisir la consigne correspondante à la température de couleur proximale secondaire souhaitée, et le gradateur calcule les proportions des températures de couleurs proximales primaires pour atteindre la température de couleur proximale secondaire de consigne.

Au préalable, l’opérateur aura également saisi la plage de température de couleur proximale primaire de chaque composant à LED (ces données étant disponibles pour chaque composant électroluminescent, en étant fourni par le fabricant de la source électroluminescente).

Il apparaît donc clairement qu’un gradateur selon l’invention s’avère particulièrement simple d’utilisation et procure un résultat particulièrement appréciable pour les opérateurs devant réaliser la balance des blancs. L’avantage d’un gradateur selon l’invention est donc de produire une lumière dont la température de couleur proximale synthétisée est conforme à la température de couleur proximale de consigne qui aura été paramétrée par l’opérateur sur le gradateur à l’aide d’une interface appropriée.

Il s’en suit que l’opérateur est en mesure de connaître parfaitement les caractéristiques colorimétriques de la lumière éclairant la scène. Il lui est donc aisé de réaliser la balance des blancs et de sélectionner si besoin les caractéristiques de filtration à appliquer sur l’appareil de captation.

On note en outre que l’invention offre également l’avantage de synthétiser la température de couleur proximale secondaire selon une valeur de consigne et ceci quel que soit les valeurs des températures de couleurs proximales primaires (dans les limites de la température de couleur mini et de la température de couleur maxi).

Selon un mode de réalisation particulier, le gradateur est conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir de deux sources de température de couleur primaire TCppl et TCpp2, et le calculateur applique une règle de synthèse selon laquelle pour une commande d’un pourcentage P1 de la température de couleur primaire TCppl, un pourcentage P2 de la température de couleur primaire TCpp2 est commandé avec P2 = 100 - P1.

Ainsi, le calculateur est paramétré avec une logique d’exécution particulièrement simple. Il en résulte qu’il est possible de s’affranchir d’un calculateur puissant. De plus, on obtient un gradateur apte à exécuter des calculs de façon très rapide, permettant de fournir à l’opérateur une perception d’un appareil de grande réactivité.

Selon une caractéristique préférentielle de ce mode de réalisation, la température de couleur de consigne est comprise dans une plage s’étendant entre une valeur mini et une valeur maxi, et la commande du pourcentage P1 est déterminée par au moins un segment représentatif d’une équation affine.

Une telle caractéristique contribue à la simplicité de la logique d’exécution du calculateur, et donc contribue à la réactivité de l’appareil.

Selon une variante envisageable, le gradateur est conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir de trois couleurs primaires TCps, à savoir rouge, bleu et vert.

Selon une autre variante envisageable, le gradateur est conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir de trois couleurs primaires, à savoir rouge, bleu et vert, et d’une température de couleur primaire blanche.

Ainsi, avec l’ensemble de ces variantes, l’opérateur dispose d’un gradateur qui permet de recréer une lumière blanche sur toute une plage de couleur proximale de travail.

Selon une caractéristique avantageuse, le gradateur comprend des moyens de sélection de la puissance de chaque source de température de couleur primaire.

Il est ainsi possible pour l’opérateur de régler l’intensité de la lumière synthétisée par le gradateur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation préférentiel de l’invention, et de certaines de ses variantes, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d’un mode de réalisation préférentiel d’un gradateur selon l’invention ; - la figure 2 est une illustration graphique d’une logique d’exécution d’un gradateur selon l’invention.

En référence à la figure 1, on décrit un gradateur selon l’invention, conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir d’au moins deux sources de température de couleur primaire TCppl etTCpp2.

Selon un principe connu en soi, le gradateur comprend des moyens par variateurs 230, 240 de chaque température de couleur primaire pour obtenir différentes températures de couleurs proximales secondaires.

Selon le principe de l’invention, le gradateur comprend en outre : - des premiers moyens de saisie 20, 21 de chaque température de couleur primaire ; - des deuxièmes moyens de saisie 22 d’une température de consigne correspondant à une température de couleur maximale secondaire souhaitée.

Ainsi, l’utilisateur peut renseigner la température de couleur proximale des sources primaires, ces données étant fournies par le fabricant qui indique une température de couleur proximale mini et une température de couleur proximale maxi pour chaque module LED. En d’autres termes, cette donnée est parfaitement connue de l’utilisateur qui peut donc saisir ces données dans le gradateur.

En outre, l’opérateur peut sélectionner une température de couleur proximale secondaire en tant que valeur de consigne.

Bien entendu, le gradateur peut être pourvu d’une interface homme/machine, tel qu’un écran tactile (ou autre), permettant à l’opérateur d’effectuer ces saisies simplement et rapidement.

Pour synthétiser la lumière définie par l’opérateur (à travers la saisie de la valeur de consigne), le gradateur comprend en outre : - des moyens de commande 23, 24 des moyens variateurs ; - un calculateur 2, paramétré pour piloter les moyens de commande des moyens des variateurs, ceci en vue de définir une proportion des températures de couleurs primaires entre elles pour atteindre ladite couleur de consigne.

Un gradateur ainsi conçu peut donc, à l’aide de ce calculateur, déterminer un ratio permettant d’obtenir la température de couleur désirée pour deux sources présumées de puissance identique. Le résultat du calcul opéré par le calculateur est transmis au moyen de commandes 23, 24, qui transmettent à leur tour la valeur sous forme d’une consigne aux moyens variateurs 230, 240.

Les deux sources primaires sont donc chacune alimentées par une tension qui ajuste la température de couleur proximale primaire en fonction du ratio défini par le calculateur, la synthèse des deux sources primaires procurant une température de couleur proximale secondaire conforme à la température de consigne saisie.

On note que le gradateur selon le mode de réalisation illustré par la figure 1 est conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire à partir de deux sources de température de couleur primaire dont l’une correspond à un « blanc chaud >> et l’autre à un « blanc froid >>.

Toutefois, un gradateur selon l’invention peut également être conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire à partir de : - trois couleurs primaires, à savoir le rouge, le bleu et le vert ; - trois couleurs primaires (le rouge, le vert, le bleu) et une température de couleur primaire blanche.

Par ailleurs, selon le mode de réalisation illustré par la figure 1, le gradateur comprend des moyens de sélection 3 de la puissance de chaque source de température de couleur primaire.

Avec un tel gradateur, un premier ratio est donc calculé par le calculateur 2 en fonction des températures de couleur proximale primaire, ce ratio étant transmis par l’intermédiaire des moyens variateurs 230, 240, jusque-là en considérant les deux sources de puissance identique. Les données des moyens variateurs constituent des données d’entrée pour les moyens de sélection 3 de la puissance. Les moyens de saisie 30, 31 permettent de prendre en compte l’écart en flux entre les deux sources, afin de se rapprocher au mieux de la réalité.

On note que la présente description ne prend pas en compte le réglage de l’intensité lumineuse effectuée par l’utilisateur, celui-ci n’influant pas sur le calcul de la température de couleur. Le niveau de l’intensité correspond simplement à un coefficient qui est appliqué aux commandes avant qu’elle ne soit envoyée aux sources lumineuses, ceci par l’intermédiaire des composants 4, 5 en sortie des moyens de sélection 3 de puissance.

Le paramétrage du calculateur est effectué de la façon suivante, dans lequel le gradateur conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire à partir de deux sources de températures de couleurs primaires.

Dans ce cas, le calculateur applique une règle de synthèse selon laquelle pour une commande d’un pourcentage P1 de la couleur de température primaire TCppl, d’un pourcentage P2 de la température de couleur primaire TCpp2 et commandé de telle sorte que P2 = 100 - P1.

En outre, la température de couleur de consigne est comprise dans une plage s’étendant entre une valeur mini et une valeur maxi, et la commande du pourcentage P1 est déterminé par une équation affine.

Le coefficient directeur de la droite correspondant à l’équation affine peut être défini par la plage dans laquelle est comprise la valeur de consigne (cette plage étant elle-même déduite des valeurs mini et maxi des températures de couleur proximale primaire), tandis que la valeur de leurs données à l’origine est définie par la valeur mini de la température de consigne.

Selon un mode de réalisation plus précis, la logique d’exécution (dont une illustration graphique est fournie par la figure 2) est définie par une succession de segments chacun représentatifs d’une équation affine, les points de liaison entre les segments correspondants à des points de contrôle définis manuellement ou selon un mode automatique.

En fonction des besoins et de la précision désirée, il est possible d’utiliser une succession plus complexe de segments de droite (nombre plus important de sections affines).

Pour prendre en compte la différence éventuelle de puissance entre les sources, une seconde partie de calcul peut être appliquée pour piloter les sources.

Ainsi, si une source est plus puissante que la seconde, sa commande de pilotage sera réduite au prorata. La seconde quant à elle, restera inchangée.

Dans l’exemple suivant:

Pour obtenir une TCps de 4700K à partir de deux sources de 2900K et 6500K, les commandes à générer sont : - - Source 1 (Blanc froid) : 60% - - Source 2 (Blanc chaud) : 40%

Si l’on considère que la Source 1 produit 1000 lumens, tandis que la Source 2 n’en produit que 800. Les commandes de pilotage deviennent alors - - pilotage Source 1 = 60% * (800 / 1000) = 48% - - pilotage Source 2 = 48%

Ces écarts de puissance peuvent être communiqués au gradateur à aide des moyens de saisie 30, 31 mentionnés précédemment.

Il est à noter que la puissance lumineuse n’est pas nécessairement linéaire : une commande à 50% ne génère pas un flux lumineux égal à 50% de la valeur nominale. Une réponse typique peut alors être utilisée.

Selon un mode de réalisation avancé, le gradateur peut être conçu de façon à appliquer une méthode automatique.

Dans ce cas, le gradateur « intelligent >> dispose d’une entrée permettant de connecter une sonde de mesure colorimétrique. La sonde est alimentée et contrôlée par le gradateur. Elle fournit à ce dernier les caractéristiques photométriques (flux et température de couleur proximale) de chaque source LED à alimenter.

Ensuite, le gradateur fonctionne par apprentissage. Il mesure les températures de couleurs proximales et les flux des sources primaires, par le biais de la sonde colorimétrique, afin de déterminer lui-même le ratio d’allumage entre les sources. Pour cela, il prend quelques points de contrôle (par exemple 2900K, 3200K, 4300K, 5000K, 5600K et 6000K) et effectue un ajustement du ratio.

Les étapes de fonctionnement sont alors les suivantes : - allumage des sources LED « WW >> (blanc chaud) ; - mesure, contrôle et mémorisation de la température de couleur proximale et du flux lumineux du (blanc chaud) ; - extinction des LED « WW >> ; - allumage des sources LED « CW >> (blanc froid) ; - mesure, contrôle et mémorisation de la température de couleur proximale et du flux lumineux (blanc froid) ; - extinction des LED « CW >> ; - allumage des sources « WW >> « CW >> dans certaines proportions pour synthétiser la première température de couleur primaire de contrôle ; - répéter l’opération pour les autres points de contrôle.

Un gradateur ainsi conçu et utilisé permet de réaliser un étalonnage sur plusieurs points. Un tel étalonnage vise à supprimer ou tout au moins à limiter considérablement la dérive de flux lors d’un changement de température de couleur proximale de consigne, donc dû à la non linéarité du flux.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS

   1. Gradateur pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir d’au moins deux sources (S1), (S2) de température de couleur primaire TCppl et TCpp2, comprenant des moyens variateurs (230), (240) de chaque température de couleur primaire pour obtenir différentes températures de couleur proximale secondaires, caractérisé en ce qu’il comprend : - des premiers moyens de saisie (20), (21) de chaque température de couleur primaire ; - des deuxièmes moyens de saisie (22) d’une température de consigne correspondant à une température de couleur proximale secondaire souhaitée ; - des moyens de commande (23), (24) des moyens variateurs (230), (240) ; - un calculateur (2) paramétré pour piloter les moyens de commande (23), (24) des moyens variateurs pour définir une proportion des températures de couleur primaires entre elles pour atteindre ladite température de consigne.
2. 2. Gradateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir de deux sources (S1), (S2) de température de couleur primaire TCppl etTCpp2, et en ce que le calculateur (2) applique une règle de synthèse selon laquelle pour une commande d’un pourcentage P1 de la température de couleur primaire TCppl, un pourcentage P2 de la température de couleur primaire TCpp2 est commandé avec P2 = 100 - P1.
3. 3. Gradateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température de couleur de consigne est comprise dans une plage s’étendant entre une valeur mini et une valeur maxi, et en ce que la commande du pourcentage P1 est déterminée par une équation affine dans laquelle le coefficient directeur est défini par la plage, et l’ordonnée à l’origine est définie par la valeur mini.
4. 4. Gradateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir de trois couleurs primaires.
5. 5. Gradateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est conçu pour synthétiser une température de couleur proximale secondaire TCps à partir de trois couleurs primaires et d’une température de couleur primaire.
6. 6. Gradateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de sélection (3) de la puissance de chaque source (S1), (S2) de température de couleur primaire.