Couleur
Une couleur est la perception par l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, à une amplitude donnée.
Il importe de ne jamais confondre couleur, notion perceptive, et longueur d'onde, notion physique. Ainsi, l'œil humain est le plus souvent incapable de distinguer un jaune monochomatique (une seule longueur d'onde) d'une composition correspondante de vert et de rouge. Cette illusion permet d'afficher du jaune sur nos écrans d'ordinateur, et, plus généralement, la synthèse trichrome.
L'arc-en-ciel ne comporte qu'un faible sous-ensemble des couleurs visibles. Le marron, par exemple, n'y figure pas : il s'agit d'un panachage que ne peut restituer à l'œil aucune longueur d'onde monochromatique.
Le seul procédé connu de restitution intégrale des couleurs, c'est à dire fixant le panachage réel des longueurs d'onde de départ et non sa simple projection sur trois axes de teinte, est le procédé Lippmann (1891), hélas onéreux et de mise en œuvre aussi contraignante que l'holographie, car fonctionnant lui aussi sur le principe des interférences. Les procédés trichromes lui sont donc préférés.
L'ensemble des fréquences des ondes lumineuses forme le spectre des teintes (souvent appelé spectre des couleurs) allant des infrarouges aux ultraviolets.
On nomme donc teinte, la (ou les) fréquence(s) engendrant la couleur
On nomme valeur, l'amplitude lumineuse définissant la couleur (plus elle est proche du noir, plus la valeur est basse).
On nomme saturation, la vivacité définissant une couleur, et par opposition, désaturation, son rapprochement du blanc.
Le noir peut être considéré comme l'absence de couleur (aucune lumière reçue par l'œil).
Le blanc peut être considéré comme une pleinitude de couleur (l'ensemble des fréquences d'onde lumineuses décodées par l'œil, arrivent à celui-ci avec une énergie importante. Notons qu'il n'existe pas un blanc, mais des blancs, dont chacun se caractérise par sa température de couleur : environ 2 800 [kelvins] (K) pour une lampe à incandescence typique, 3 800 K Pour une photoflood 5 200 K pour une lampe à arc et 6000 K pour un flash électronique ou... le soleil.
On nomme "gris" les couleurs intermédiaires
Définitions
L'ensemble des couleurs est défini, actuellement, par ses caractéristiques de teintes, valeurs et saturation.Les couleurs primaires, et la synthèse additive
On nomme couleurs primaires les couleurs saturées dont les teintes correspondants aux pics de perceptions des trois types de cônes de l'œil humain. Elles permettent par addition (en synthèse additive) de recomposer les autres teintes du domaines du visible). Elles sont:
On nomme couleurs fondamentales (parfois appelées couleurs secondaires) les couleurs saturées obtenues en mélangeant deux à deux et en parts égales les couleurs primaires; cela en fait également les couleurs complémentaires des couleurs primaires:
- Cyan (vert + bleu, complémentaire du rouge)
- Magenta (rouge + bleu, complémentaire du vert)
- Jaune (vert + rouge, complémentaire du bleu)
Lorsque l'on mélange plus de deux primaires, on désature la couleur, elle perd donc en teinte, pour se rapprocher du blanc.
La synthèse dite soustractive
En imprimerie couleur et en peinture comme dans l'art du vitrail, il ne peut être question d'additionner des couleurs, car la seule source de lumière dont on dispose est le blanc ambiant. Il faudra donc lui soustraire des teintes pour créer la sensation de couleur voulue. C'est ce qui se nomme la synthèse soustractive. Ce qui permet de soustraire une seule des trois couleurs primaires RVB, c'est par conséquent la couleur fondamentale associée (en peinture, les fondamentales restent souvent nommées couleurs primaires pour des raisons historiques; c'est aujourd'hui un abus de langage).
En théorie, et si nous disposions de pigments parfaits :
- Cyan + magenta = bleu
- Cyan + jaune = vert
- Magenta + jaune = rouge
En effet lorsque l'on mélange deux materiaux colorés, on en obtient bien la teinte désirée, mais on perd en vivacité. Ajouter du blanc désature et ne permet donc pas d'obtenir la valeur de départ avec la nouvelle teinte. Plusieurs imprimantes à jet d'encre ajoutent pour cette raison deux teintes pastel aux trois fondamentales afin d'obtenir un meilleur rendu.
Le noir obtenu par le mélange des trois fondamentales est à la fois coûteux (trois encres chères) et de qualité douteuse (la superposition n'en est jamais parfaite, ni l'opacité). En imprimerie, on utilise donc toujours au moins la quadrichomie pour tout ce qui s'imprime en couleur.
Ajoutons qu'en impression de grandes surfaces (affiches, par exemple), la technique des trames d'impression permet de contourner la question : en effet, si on examine une affiche de près, on se rend compte que les couleurs s'y juxtaposent bien plus souvent qu'elles ne s'y superposent. On retrouve alors quelque chose de très semblable... à de la synthèse additive. Toutefois, cela n'est pas utilisable pour des illustrations courantes comme celle d'un magazine.
En peinture, on préférera prendre plus de couleurs de base, car même si les cyans, magentas et jaunes utilisés sont très vifs (valeur très importante), ils perdent de leur vivacité en se mélangeant, ce qui pourrait limiter la palette de l'artiste.
Retenons qu'en synthèse soustractive (utilisant des pigments), contrairement à la synthèse additive, le mélange de plus de 2 couleurs ne désature pas celle-ci, et le mélange de plusieurs couleurs lui fait systématiquement perdre en valeur.
Cependant, certaines imprimantes modernes utilisent aujourd'hui 6 couleurs (2 cyans, 2 magentas, 1 jaune, 1 noir) afin, d'obtenir une palette plus complète.
La décomposition de couleur par les systèmes humains rouge, vert et bleu, est surtout due au fait que ce sont les 3 couleurs auxquelles sont le mieux adaptés les 3 types de cônes qui servent à la réception de la couleur dans l'œil humain (les bâtonnets sont plutôt sensibles à l'intensité de la lumière) :
Le calcul soustractif des couleurs (ou synthèse soustractive) est le calcul fait par retrait de certaines longueurs d'onde de la lumière, et donc sur ce qui n'est pas source de lumière.
Par exemple, l'herbe ou les feuilles des arbres nous paraissent vertes, car elles absorbent la complémentaire du vert, c'est-à-dire les violets et ultraviolets. Ce sont ces ondes qu'elles utilisent dans la photosynthèse.
Le calcul additif des couleurs (ou synthèse additive) est le calcul fait par addition des longueurs d'onde de sources lumineuses.
Par exemple, Si les 2 composantes verte et rouge d'un moniteur d'ordinateur sont allumées, les couleurs se chevauchent et on obtient une lumière jaune. Il est facile d'expérimenter cela avec les réglages des couleurs du bureau de votre ordinateur (s'il n'est pas en noir & blanc). La synthèse du marron demande sensiblement plus d'essais (conseil : expérimentez en partant du violet, aussi contre-intuitif que cela paraisse).Problèmes en peinture
Problèmes en imprimerie
En imprimerie, lorsque les aplats de couleurs ne sont pas utilisés (limitant généralement à 4 ou 5 couleurs), un système quadrichromique est plus généralement utilisé.
Il utilise le blanc du papier comme base, et ajoute du noir au trois couleurs fondamentales, ce qui donne le système CMJN (Cyan Magenta Jaune Noir), connu internationalement sous l'appellation CMYK, les couleurs sont déposées par fines goutelettes de pigments.
En laissant le papier blanc plus ou moins apparaître, on désature, ce qui permet d'obtenir l'illusion d'une palette complète, mais cela pose toujours des problèmes de vivacité.Principe physiologique de la couleur
Dans le cas des daltoniens, il manque une ou plusieurs de ces trois composantes. C'est une maladie génétique qui ne touche que les hommes, les femmes sont plus prédisposées génétiquement, à avoir un 4e type de cône. Certains animaux possèdent quatre types de cônes, d'autres pas du tout et voient donc en noir et blanc.
| couleur | nm) | THz) |
|---|---|---|
| rouge | ~ 625-740 | ~ 480-405 |
| orange | ~ 590-625 | ~ 510-480 |
| jaune | ~ 565-590 | ~ 530-510 |
| vert | ~ 520-565 | ~ 580-530 |
| cyan | ~ 500-520 | ~ 600-580 |
| bleu | ~ 450-500 | ~ 670-600 |
| indigo | ~ 430-450 | ~ 700-670 |
| violet | ~ 380-430 | ~ 790-700 |
En synthèse soustractive, des couleurs paraissant identiques à deux personnes sous un blanc d'une température donnée (par exemple lumière du jour) pourront leur paraître différente sous un blanc d'une autre température. Pour cette raison, le système que l'on espérait universel du cube de Hicketier, et qui aurait associé à chaque couleur un numéro unique, n'a pas eu de suite.
Les problèmes de qualité des scanners, et de sensibilité des caméras vidéo ou appareils photos numériques vont également poser des problèmes lors de la numérisation.
L'un des 500 brevets déposés par le docteur Edwin Land, créateur de la photographie instantanée (Polaroïd) concerne un procédé allégué de restitution de tout le spectre à partir de seulement deux couleurs de base, ce qui va à l'encontre de nos connaissances actuelles sur le mécanisme de la vision. Il est à noter que ce brevet, à la différence de beaucoup d'autres inventions de Land, n'a débouché en pratique sur aucune réalisation.
Exemples:
Différence de couleurs
Généralement
La différence entre deux couleurs pour l'œil humain, peut varier en fonction des gens, et parfois même très légèrement entre les deux yeux d'une même personne (on peut alors s'en rendre compte par clignement). Une différence, qui ne paraît pas évidente pour la majorité des gens pourra paraître nulle pour quelqu'un atteint de daltonisme ou au contraire énorme pour quelqu'un qui est habitué à composer des couleurs tous les jours, comme un peintre ou un imprimeur. À titre indicatif, les tapissiers distinguent cinq cents nuances de rouge.La matière colorée
De la même façon, deux médiums ayant des couleurs de base identiques vont donner des couleurs différentes, en fonction des matériaux utilisés: pour un pigment, en fonction du liant, de sa transparence, de son ou ses vernis.
Ces couleurs vont également être modifiées par la couleur et la puissance de l'éclairage.En informatique
En informatique, le même fichier d'images va paraître différent d'un écran vidéo à un autre, en fonction du contraste, de la définition de la température donnée à celui-ci. Il va changer également en fonction de la fréquence d'affichage et de certaines contraintes de la carte vidéo (puissance du signal, rapport signal/bruit, etc.).Bizarrerie
Le langage des couleurs
Le langage de la couleur est également important. Dans certaines langues on donnera plusieurs noms à une même couleur en fonction du contexte, dans d'autres, comme en français, on symbolisera couramment un ensemble de couleurs par un nom générique.Solution proposée
Cela pose donc des problèmes de référence, qui servirait à vérifier une certaine équivalence, entre deux couleurs différenciées par leur support et médium. La colorimétrie tente donc de résoudre ces différents problèmes.Bibliographie
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