Couleur
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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 monochromatique (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 la photographie interférentielle de Lippmann (1891), 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.
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Définition
L'ensemble des couleurs est défini, actuellement, par ses trois caractéristiques de teinte, valeur et saturation.
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 (la pureté) d'une couleur, et par opposition, on appelle désaturation, son mélange, plus ou moins important, avec un gris de même valeur.
On nomme gris les couleurs intermédiaires entre le blanc et le noir : il s'agit toujours d'un mélange (en synthèse additive) en égales proportions et avec la même valeur des trois couleurs primaires rouge, vert et bleu.
Chacun des gris peut être considéré comme une teinte dépourvue de couleur ; le noir et le blanc sont des gris extrêmes. Le noir est un gris de valeur nulle et correspond à l'absence de toute lumière (aucune lumière n'est reçue par l'œil). Le blanc est un gris de valeur maximale et peut être considéré comme une plénitude de couleurs (l'ensemble des fréquences d'onde lumineuse est reçu l'œil avec une valeur maximale). Notons qu'en toute rigueur, il n'existe pas un blanc, mais une infinité de blancs, dont chacun se caractérise par sa température de couleur : en photographie-couleurs et en vidéo, on distingue couramment le blanc à environ 2 800 K [degrés kelvins] d'une lampe à incandescence typique, le 3 200 K d'une lampe photoflood au tungstène, le 5 200 K d'une lampe à arc et le 6000 K d'un flash électronique ou du Soleil.
Les lumières de couleur primaire, et la synthèse additive (addition de lumières colorées)
Le principe de la synthèse additive des couleurs consiste à s'efforcer de reconstituer, pour un œil humain, l'équivalent (l'apparence) de toute couleur visible, par l'addition, selon des proportions bien choisies, de lumières provenant de trois sources monochromatiques (par exemple des spots) dont les longueurs d'onde sont choisies une fois pour toutes pour répondre au mieux à cet objectif. En théorie, ces trois longueurs d'onde optimales, que l'on appelle couleurs primaires, sont celles, complètement saturées, dont les teintes correspondent aux maxima de sensibilité des trois types de cellules en forme de cône qui tapissent la rétine d'un œil humain normal (donc non atteint de daltonisme ou autre dyschromatopsie). Les trois lumières primaires sont les suivantes :
Tout ceci correspond à ce qu'on appelle en français le système RVB ou en anglais RGB (Red, Green, Blue).
Il est à noter qu'il existe bien d'autres systèmes liés au RVB qui sont issus des travaux de la Commission Internationale de l'Éclairage. Le système de base est le CIE XYZ, d'où l'on déduit le CIE xyY qui sépare la luminance et la chrominance. Ce dernier a donné naissance à de nombreux systèmes pratiques dont le plus utilisé est sans doute le CIE Lab qui comporte le jaune en plus du rouge, du vert et du bleu.
Le système RVB (ou RGB) peut aussi, de façon équivalente, être exprimé selon trois autres composantes qui sont la teinte, la valeur et la saturation et correspondent en français au système TSL (Teinte, Saturation et Luminosité ou valeur) et en anglais au système HSL (d'après les trois mots anglais Hue, Saturation et Lightness). Il existe des formules mathématiques permettant de passer des 3 composantes RVB aux trois composantes TSL (et inversement).
On nomme lumières de couleurs fondamentales (parfois appelées couleurs secondaires) les lumières de couleurs saturées obtenues en mélangeant deux à deux et en parts égales les lumières de couleurs primaires ; cela en fait également les lumières des couleurs complémentaires des lumières de couleurs primaires :
- cyan (lumières verte et bleue, complémentaire de la rouge) ;
- magenta (lumières rouge et bleue, complémentaire de la verte) ;
- jaune (lumières verte et rouge, complémentaire de la bleue).
Cela donne le système CMJ (en anglais CMY ou YMC ).
Lorsqu'on mélange plus de deux primaires, on désature la couleur, elle perd donc en teinte et gagne en valeur, pour se rapprocher du blanc.
La synthèse dite soustractive
En imprimerie-couleurs, en peinture et 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 de l'éclairage ambiant. Il faudra donc lui soustraire des teintes pour créer la sensation de couleur voulue. C'est ce qui se nomme la synthèse soustractive (qui se fait généralement par mélange de pigments, mais aussi par filtrage ou encore par absorption). 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 ; mais c'est aujourd'hui un abus de langage).
En théorie, et si nous disposions de pigments parfaits, l'utilisation des trois fondamentales cyan, magenta et jaune, permettrait d'obtenir :
- le bleu comme cyan + magenta ;
- le vert comme cyan + jaune ;
- et le rouge comme magenta + jaune.
Dans la pratique, la synthèse soustractive à partir des colorants courants ne permet pas d'obtenir l'ensemble des couleurs visibles par l'œil humain. De plus, même des colorants parfaits contineraient à poser problème.
En effet lorsque l'on mélange deux matériaux colorés, on en obtient bien la teinte désirée, mais celle-ci perd en vivacité, et l'ajout de blanc pour compenser cette perte n'est pas satisfaisant car le blanc désature la teinte et ne permet donc pas d'obtenir la valeur recherchée. C'est pour cette raison que plusieurs imprimantes à jet d'encre ajoutent deux teintes pastel aux trois fondamentales afin d'obtenir un meilleur rendu.
Enfin le noir, obtenu par le mélange des trois fondamentales, est à la fois coûteux (mélange de trois encres chères) et de qualité douteuse (car la superposition n'en est jamais parfaite, ni l'opacité). En imprimerie, on utilise donc toujours au moins le noir comme quatrième couleur, ce qui correspond donc à la quadrichromie, utilisée 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, ce procédé n'est généralement pas utilisable pour des illustrations courantes comme celle d'un magazine.
Problèmes en peinture
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.
Principe physiologique de la couleur
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) :
- Les cônes L, sensibles aux ondes longues (580 nm), donc les rouges
- Les cônes M, sensibles aux ondes moyennes (545 nm), donc les verts
- Les cônes S, sensibles aux ondes courtes (440 nm), donc les bleus
Méthodes soustractive et additive
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.
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Par exemple, Si les deux composantes verte et rouge d'un moniteur d'ordinateur sont allumées, les couleurs des phosphores associés (juxtaposés) se superposent en raison de la mauvaise résolution de l'œil, et on obtient une couleur jaune, qui se résout à nouveau en vert et rouge si on regarde cette zone de l'écran à travers un compte-fils ou par réflexion sur un cédérom. Il est facile d'expérimenter cela avec les réglages des couleurs du bureau de votre ordinateur (s'il n'est pas monochrome). La synthèse du marron demande sensiblement plus d'essais (conseil : expérimentez en partant du violet, aussi contre-intuitif que cela paraisse).
Tableau de teintes
| couleur | longueur d'onde (nm) | fréquence (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 |
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.
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 différentes 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.
Bizarrerie
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.
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.
Exemples:
- Le rouge est-il rouge, est-il orangé, vermillon, carmin, magenta?
- Le bleu est-il bleu marine, outremer, de cobalt, clair, cyan?
Par ailleurs, la symbolique des couleurs varient selon les cultures. Exemple: le blanc représente la pureté en Occident et le deuil en Asie.
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.
Symbolique des couleurs
Voir aussi
Liens internes
- Articles relatifs à la couleur et aux différentes couleurs
- Couleurs primaires
- Couleur complémentaire
- Noms et adjectifs de couleurs
- Petite introduction à la couleur
- Codage informatique des couleurs
- Couleurs du blason
- Gamut
Liens externes
- [1] article couleur dans le Wiktionnaire multi-lingue
- Dictionnnaire de Couleurs approche linguistique de la couleur dans le français actuel.
- pourpre.com site consacré à la couleur, sous ses différents aspects.
Bibliographie
- Michel Pastoureau, Bleu, histoire d'une couleur, Éditions du Seuil, 2002. La perception et l'utilisation du bleu dans le monde européen depuis la Grèce antique est le prétexte à présenter l'histoire des couleurs. simple:Color