BE1019980A3 - Evaluation de vitrages colores. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'évaluation de l'incidence de vitrages colorés sur des objets observés en transmission au travers de ces vitrages et comprenant la formation d'une base de spectres de transmission de verres colorés, la formation de l'image sous forme digitalisée, sa transformation par l'application du spectre en transmission du verre et son affichage à l'écran.

Description

Evaluation de vitrages colorés L’invention est relative à l’évaluation de l’incidence de vitrages colorés sur les objets observés en transmission au travers de ces vitrages. En particulier l’invention concerne les vitrages du domaine "automobile". Dans la description qui suit c’est ce mode d’application auquel il est systématiquement fait référence, mais l’invention est tout aussi utile à d’autres types d’applications pour lesquelles la présence d’un vitrage introduit une coloration particulière en transmission. C’est le cas en particulier dans les applications du bâtiment qu’il s’agisse de revêtements vitrés externes, de cloisons ou de tout élément de mobilier.

L’évaluation dont il est question est relative à l’incidence sur la perception de la couleur d’objets à travers ces vitrages, et donc de la modification de la couleur perçue en transmission.

Le choix des compositions de verre pour parvenir à une coloration donnant satisfaction à un client est une opération complexe. Le plus fréquemment la question est résolue par Γ utilisation et la présentation de séries d’échantillons préexistants. L’image en transmission est appréciée directement par l’observation de cette image au travers de l’échantillon.

La diversification des demandes requiert un nombre sans cesse croissant d’échantillons, ce qui rend cette façon de procéder mal commode et ceci d’autant plus qu’à la composition du verre s’ajoute au moins l’influence de l’épaisseur de celui-ci. Partant des échantillons en nombre limité qui lui sont présentés, le client ne peut pas visualiser immédiatement l’effet recherché.

Les verriers sont en mesure de réaliser pratiquement toutes les nuances répondant aux souhaits du client. La difficulté est de matérialiser ces souhaits dans un langage technique qui puisse traduire ces souhaits de manière objective. L’invention a pour but d’une part de permettre le choix du vitrage par l’utilisateur et d’autre part de matérialiser ce choix par des paramètres exploitables par l’industriel verrier.

Par ailleurs les demandes des constructeurs pour ce qui concerne les vitrages touchent à des questions multiples. Les qualités recherchées sont simultanément mécaniques, énergétiques mais aussi esthétiques. La question posée ressort à cette dernière catégorie. Le "filtre" coloré que constitue le vitrage ne doit pas modifier les objets et personnes de manière qui leur confère une apparence déplaisante. Les personnes dans le véhicule ne doivent pas présenter aux observateurs extérieurs un teint peu flatteur. C’est vrai également de façon générale des éléments de l’habitacle, garnitures, tableau de bord...

Les inventeurs ont donc cherché un moyen pour visualiser l’image en transmission correspondant à un vitrage coloré donné, et ceci quel que soit le vitrage et quelle que soit l’image de base que l’on choisit.

Les inventeurs se proposent de parvenir à ce résultat en utilisant le procédé faisant l’objet de la revendication 1.

Dans son principe l’invention offre un moyen de visualiser l’apparence d’images au travers du filtre que constitue le vitrage coloré choisi, sans disposer d’un échantillon matériel correspondant. Le bénéfice de cette opération est d’autant plus sensible qu’il peut être répété aussi souvent que souhaité sans entraîner à de longs délais ou à des manipulations excessives. Le résultat de cette sélection est instantanément disponible.

Pour la mise en oeuvre de l’invention il convient en premier, de constituer une base de données comprenant au moins les caractéristiques spectrales en transmission de multiples verres réalisés antérieurement, quelle que soit l’origine de ces verres. Plus la base est étendue plus la probabilité de trouver le verre satisfaisant est élevée. Pour le traitement la base des spectres est digitalisée.

Les spectres en transmission sont introduits simultanément avec les épaisseurs des verres correspondant. Les données sont d’abord celles obtenues expérimentalement.

Pour ne pas charger inutilement la base en question d’éléments qui la rendraient trop volumineuse et donc peu maniable, il est préférable de limiter les gammes d’épaisseurs à celles qui sont normalement mises en oeuvre dans les applications envisagées. Il est nécessaire de prendre en considération non seulement les vitrages constitués d’une feuille de verre unique, mais aussi les feuilles entrant dans la composition des ensembles feuilletés et les ensembles eux-mêmes.

Les vitrages "automobile" ont ordinairement des épaisseurs pour des feuilles monolithiques qui ne dépassent pas 5mm et la tendance actuelle est à la réduction de l’épaisseur pour l’allègement des véhicules. Les feuilles monolithiques, pour des raisons de résistance mécanique, ont une épaisseur qui n’est pas habituellement inférieure à 2mm. Pour les vitrages feuilletés, les feuilles constitutives peuvent être sensiblement moins épaisses. Pour les plus minces elles peuvent être de l’ordre de 1mm. A noter que dans les feuilletés comprenant des feuilles aussi peu épaisses, la seconde feuille est ordinairement plus épaisse pour conférer une résistance suffisante à l’ensemble.

En dehors du domaine automobile, les épaisseurs sont beaucoup plus variables, notamment lorsque les qualités de résistance ne sont pas restreintes de façon très drastiques par le souci de l’allègement. Les vitrages dans le domaine du bâtiment peuvent aller à des épaisseurs de plusieurs centimètres. Des feuilles de 6, 8, 10, 12 14, 16 et même 18mm d’épaisseur sont classiques dans certaines applications. Des feuilles de ce type sont aussi associées en feuilletés de grande épaisseur dans certaines applications comme les dalles en verre ou les vitrages anti-effraction ou ceux de blindage. Dans tous les cas le procédé selon l’invention n’est pas limité à certaines gammes d’épaisseurs. La constitution de la base de données sera simplement adaptée pour tenir compte de ces applications particulières.

La base des données spectrales en transmission peut avantageusement contenir des données relatives à des combinaisons diverses, comme par exemple deux feuilles d’épaisseurs différentes, mais aussi des feuilles dont la composition, et par suite la couleur, est également différente.

Les données spectrales des vitrages feuilletés sont introduites dans la base. Ces données incluent aussi les caractéristiques qui sont celles des feuilles intercalaires qui réunissent les feuilles de verre. Ces feuilles intercalaires sont le plus souvent incolores et ne modifient pas sensiblement les spectres des feuilles de verre qu’elles assemblent. Mais elles peuvent aussi être de couleur et dans ce cas doivent être également prises en compte dans la détermination de l’apparence conférée par le vitrage.

Les feuilles de verre entrant dans la constitution de vitrages automobiles ou autres sont également souvent revêtues de couches minces qui sont susceptibles d’influencer plus ou moins la couleur en transmission. Des couches de ce type sont notamment des couches appliquées pour conférer ou modifier des propriétés optiques ou énergétiques. 11 s’agit notamment d’introduire des effets de filtration des rayons infrarouges ou ultraviolets, mais dont l’incidence déborde aussi sur les gammes de longueur d’onde du visible. Des couches sont aussi disposées pour leur absorption sélective, ou leur réflexion.

Dans tous les cas, dès lors que des couches sont appliquées qui introduisent une modification de la transmission lumineuse, il est utile de procéder à l’introduction dan la base des caractéristiques propres de ces couches, au même titre que pour ce qui concerne les intercalaires, ou bien entendu les feuilles de verre elles mêmes.

Le nombre de combinaisons des différents facteurs influençant la couleur en transmission peut dépasser rapidement la puissance de traitement d’outils informatiques de capacité raisonnable pour les applications considérées. Pour ne pas multiplier les données expérimentales, soit d’épaisseur pour chaque verre, soit encore de combinaison de différents verres, il est possible, partant de données en nombre restreint de procéder de manière très satisfaisante par traitement informatique à l’élaboration des données spectrales faisant défaut dans la base à partir des propriétés spectrales "élémentaires" des verres concernés. L’outil permet de reconstituer ces propriétés et évite de charger inutilement la base.

La représentation sur écran de l’effet en transmission des vitrages fait intervenir nécessairement les spectres des composants RGB de l’écran. Pour chaque composant cette dernière offre une gamme d’intensités données, par exemple traditionnellement de 0 à 255.

Une image dans le système digitalisé est définie pixel par pixel. A chaque pixel correspond une combinaison des intensités spécifiques de chacun de ces trois spectres. Cette combinaison donne un spectre du pixel de l’image. Le procédé selon l’invention fait subir à chaque spectre de pixel de l’image la transformation correspondant à l’application du filtre, autrement dit du spectre en transmission du vitrage considéré. Il en résulte pour chaque pixel un spectre transmis.

Pour l’affichage à l’écran de l’image modifiée par la présence du vitrage, les spectres en transmission de chacun des pixels sont de nouveau décomposés selon les trois spectres des couleurs de base.

L’opération de transformation étant appliquée à chaque pixel de l’image, la puissance de l’outil informatique utilisé commande le nombre de pixel qui peut être traité dans un temps acceptable. Mais dans le principe au moins, la définition de l’image traitée n’est pas limitée.

La qualité et la fidélité de la présentation sur écran de l’image et de sa perception au travers du vitrage requiert comme il est connu d’utiliser des dispositifs proprement "calibrés".

Le calibrage passe notamment par le choix de la référence. Cette référence est ordinairement fonction des applications considérées. Pour les vitrages "automobile", la référence choisie avantageusement est celle du point blanc de 6500K (illuminant D65). De plus le réglage du gamma de l’écran est de préférence égal à 1 de sorte que la luminosité de l’écran se développe linéairement sur l’ensemble des nuances reproduites (par exemple de 0 à 255).

Les conditions énumérées étant satisfaites, l’image de l’objet en transmission à travers un vitrage initialement choisi est rendue de manière fidèle. Il est possible simultanément sur l’écran de faire ressortir l’effet du vitrage en juxtaposant par exemple par moitié, l’image initiale et celle vue à travers le vitrage.

Le résultat peut être immédiatement modifié par exemple en fonction de diverses épaisseurs de verre.

L’opération peut aussi être réitérée rapidement pour de nouveaux choix qui sont éventuellement orientés par l’affichage des verres dont les spectres sont les plus voisins de celui initialement choisi, ou en fonction d’une évolution donnée par exemple moins de rouge, plus de vert...

La base de données établie pour les spectres en transmission des verres peut contenir d’autres éléments utiles pour les utilisateurs. Parmi les plus usuels, il est utile par exemple de connaître les caractéristiques opto-énergétiques, notamment la transmission énergétique TE, la transmission UV, les caractéristiques de réflexion: intensité, couleur...Toutes ces données peuvent être affichées simultanément ou indépendamment de l’image en transmission.

L’invention est décrite en détail dans la suite en faisant référence aux schémas illustrant de manière imagée le traitement effectué selon l’invention dans lequel : la figure 1 schématise la préparation de la base de données relatives aux feuille de verre ; les figures 2a et 2b illustrent le mode de traitement d’une image par le procédé selon l’invention.

La préparation de la base de données est effectuée à partir de paramètres de verres V réalisés antérieurement. Le minimum de données enregistré pour chaque verre est constitué par le spectre en transmission pour une épaisseur donnée. Le spectre de transmission est celui qui correspondant à une lumière incidente choisie I, comme celle de l’illuminant D65, ordinairement utilisé pour qualifier les propriétés optiques et énergétiques des vitrages du domaine automobile.

Le spectre SpV est celui déterminé expérimentalement pour chaque verre et pour une épaisseur de verre donnée. Il représente en lumière incidente normale à la feuille de verre, le pourcentage d’intensité lumineuse transmise en fonction de la longueur d’onde λ. Pour la détermination de l’effet de la présence du vitrage sur l’apparence des objets situés derrière ce vitrage, le spectre peut se limiter aux longueurs d’onde du visible, soit la gamme comprise entre 380 à 780nm.

Pour ajouter aux informations relatives à l’utilisation de ces verres il est aussi possible d’introduire les caractéristiques de transmission hors du champ visible, soit dans le domaine infrarouge, notamment pour les aspects confort thermique, soit dans celui des ultra-violets lesquels sont considérés notamment pour leur effet de vieillissement de certains matériaux.

Les données spectrales SpV sont nécessairement associées à l’épaisseur de la feuille. Le cas échéant, pour un même verre, des spectres sont enregistrés pour différentes épaisseurs.

Dans la mesure du possible il est préférable d’établir la base pour une épaisseur uniforme pour tous les verres, afin d’en faciliter le traitement. Néanmoins il est aussi possible de générer les spectres en question à partir de ceux d’épaisseurs différentes. Le choix d’uniformiser autant que possible l’épaisseur des verres entrant dans la base est de réduire le plus possible les traitements ultérieurs permettant la mise en oeuvre du procédé.

Comme schématisé encore à la figure 1 par l’icône de l’ordinateur Ç, les données spectrales en transmission, et éventuellement celles relatives à d’autres caractéristiques des verres sont introduites dans une base digitalisée pour en assurer le traitement ultérieur.

En dehors des verres, la base peut encore contenir des informations concernant les feuilles intercalaires pour être en mesure d’établir l’incidence de la présence de vitrage feuilletés comportant ces intercalaires, au moins les plus usuels. Parmi ces derniers figurent notamment les feuilles de poly-vinyl butyral (PVB). Mais il peut aussi traditionnellement s’agir d’éthylène vinyl acétate (EVA), de poly-vinyl chlorure (PVC) ou de poly-uréthane (PU).

L’incidence de ces feuilles intercalaires sur le spectre de transmission est ordinairement limité pour le domaine visible, lorsqu’il s’agit d’intercalaire incolore. Cette incidence se traduit ordinairement par une très légère absorption sur l’ensemble du spectre visible, et donc ne modifie pas significativement l’apparence des couleurs en transmission.

Il existe aussi des intercalaires colorés dont le rôle est essentiellement de modifier le spectre en transmission. Il est donc nécessaire de disposer dans la base des spectres en transmission correspondants.

Il faut encore noter que ces intercalaires, même incolores, peuvent avoir une incidence beaucoup plus marquée dans des domaines hors du visible. C’est le cas notamment du PVB qui absorbe fortement dans le domaine ultra-violet. Les caractéristiques correspondantes sont donc avantageusement introduites dans la base, si ces éléments sont utiles en dehors du but principal poursuivi par l’invention.

Comme pour les verres, l’épaisseur des intercalaires est aussi introduite avec les données spectrales en transmission. Ces données sont néanmoins en nombre plus restreint dans la mesure où, les épaisseurs effectivement mises en oeuvre sont très standardisées et en très petit nombre. Pour les vitrages feuilletés automobile dans lesquels un intercalaire PVB est utilisé, celui-ci est systématiquement de 0,38 ou 0,76mm d’épaisseur.

Les figures 2a et 2b schématisent les étapes du traitement conduisant à la représentation de l’image à l’écran telle qu’elle apparaît en transmission au travers d’un vitrage V.

Pour visualiser l’influence de la présence du vitrage sur un objet donné, l’image de l’objet est d’abord saisie seule, autrement dit sans présence du vitrage en question.

La représentation à l’écran passe par les caractéristiques de l’appareillage qui pour chaque pixel de l’écran combine les composants colorimétriques de base RGB, à chacun desquels correspondent un spectre, et une gamme d’intensités pour chacun de ces spectres. Cette gamme est par exemple de 0 à 255.

L’image d’un pixel est ainsi constituée par le spectre SpPi résultant de la combinaison des trois spectres de base SpRi, SpGi, SpBi.

Le traitement selon l’invention fait application du spectre en transmission du verre SpV au spectre SpPi de chaque pixel. Cette application consistant en une pondération par l’intensité en transmission pour toutes les longueurs d’onde. Le résultat de ce traitement est un nouveau spectre SpPt.

L’influence de la feuille de verre sur la transmission n’est pas déterminée par le nombre de pixels traités. Pour un bon rendu de l’image il est préférable néanmoins d’avoir une définition suffisamment élevée, autrement dit un nombre de pixels par unité de surface d’image relativement important. Le temps de traitement des données est lié directement au volume traité. Aussi il n’est pas souhaitable que la définition dépasse certains seuils qui n’ajouteraient pas à l’appréciation recherchée.

La figure 2b illustre (sans les couleurs correspondantes) et sur une partie de l’image initiale (à droite), l’influence de la présence du vitrage (à gauche).

Pour visualiser de manière satisfaisante l’image initiale comme l’image en transmission il est nécessaire d’utiliser des écrans capables de restituer les couleurs sans pratiquement de déformation. Pour cela les écrans sont nécessairement calibrés comme indiqué précédemment.

Dans la mesure où l’effet du vitrage ne répond pas à l’attente de l’observateur, celui-ci peut rechercher dans la base un verre qui se distinguerait du premier par une variation qui peut être choisie. Par exemple en renforçant une nuance bleu ou verte. La base sur l’introduction par l’utilisateur de la modification souhaitée détermine les caractéristiques du verre approprié le plus voisin. L’opération est ensuite répétée et une nouvelle image est produite.

Pour illustrer le mode de traitement nous considérons un pixel d’image initiale présentant des intensités pour les composants RGB respectivement par exemple R= 25 (sur la gamme de 0 à 255) G= 30 (sur la gamme de 0 à 255) B= 100 (sur la gamme de 0 à 255)

Le spectre du pixel de l’image SpPi, est donc celui qui combine les spectres de base SpR, SpG, SpB, pondérés des coefficients, soit de manière figurée

SpPi = 25/255xSpR+30/255xSpG + 100/255xSpB Ce spectre d’image SpPi est transformé par le filtre constitué par le verre, en fonction des taux de transmission pour chaque longueur d’onde du spectre. Il en résulte un spectre en transmission noté SpPt pour chaque pixel de l’image initiale.

Par exemple le spectre en transmission se décompose dans les trois composants RGB, avec des coefficients après transmission qui pourraient être par exemple :

Rt = 15/255 Gt = 20/255 Bt =47/255

Ces valeurs sont données de façon arbitraire à seule fin de matérialiser le type du traitement mis en oeuvre.

Les valeurs ainsi déterminées sont celles qui sont reproduites à l’écran.

Claims (8)

1. Procédé d’évaluation de l’incidence de vitrages colorés sur des objets observés en transmission au travers de ces vitrages comprenant : - la constitution préalable d’une base de spectres en transmission SpV d’un ensemble de verres produits antérieurement et pour des épaisseurs données; - la base est constituée sous forme digitalisée pour reproduction sur écran, chaque pixel de l’écran restituant l’intensité lumineuse par l’association les trois composants élémentaires R, G, B, dont les spectre respectifs sont SpR, SpG, SpB ; - la formation digitale d’une image, chaque pixel de l’image initiale étant déterminé pour l’intensité de chacun de ses composants Ri, Gi, Bi auxquels correspondent les spectres SpRi, SpGi, SpBi; - la constitution d’un spectre spécifique SpPi de chaque pixel résultant de l’association des spectres SpRi, SpGi, SpBi ; - l’application du spectre en transmission du verre SpV, au spectre de chaque pixel de l’image SpPi, donnant un nouveau spectre en transmission SpPt pour chaque pixel ; - la décomposition du spectre en transmission SpPt en trois, sous forme d’une combinaison linéaire des spectres SpR, SpG, SpB dont les coefficients constituent tes nouvelles composantes Rt, Gt, Bt ; - l’affichage de l’image sur écran calibré.

2. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la base de spectres en transmission est établie pour des verres d’application automobile dont l’épaisseur est comprise entre 1,1 et 4,85mm.

3. Procédé selon la revendication 1 dans laquelle la base de spectres en transmission est établie pour des verres d’application bâtiment pour des feuilles de verre dont les épaisseurs sont 6, 8, 10, 12, 14, 16 ou 18mm.

4. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’évaluation est conduite pour une vitrage comportant plusieurs feuilles de verre et des feuilles intercalaires neutres ou colorées, le spectre en transmission SpV du verre étant la résultante de l’ensemble des spectres respectifs de chacun des éléments constitutifs du vitrage.

5. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la base des spectres en transmission comporte aussi des données spectrales relatives à des couches minces appliquées sur les feuilles de verre du vitrage.

6. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’écran d’affichage est calibré pour un point blanc à 6500°K.

7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel le gamma de l’écran est voisin de 1.

8. Application du procédé selon l’une des revendications 1, 2, 4 à 7, pour les vitrages "automobile", l’image reproduite étant celle de l’intérieur du véhicule.