Couleur des objets

 

 


Décomposition de la lumière blanche par un prisme

I. Synthèse additive

1. Couleur spectrale et couleur perçue

a. Lumière blanche - lumière colorée (rappels)

Définition: On appelle lumière blanche toute lumière dont la décomposition par un système dispersif (prisme, réseau) fournit un spectre continu (qui contient toutes les couleurs de l’arc en ciel).

Exemple: La lumière du Soleil est une lumière blanche.


Décomposition de la lumière blanche par un réseau

 

Explication: La lumière blanche est constituée de plusieurs lumières (ou radiations) colorées. On dit que la lumière blanche est polychromatique. Les différentes radiations qui composent la lumière blanche sont séparées par le prisme.


Spectre de la lumière blanche (spectre continu)

 

*Seconde: Spectres lumineux

 

b. Couleur spectrale

Définition: On appelle couleur spectrale une couleur qui correspond à une lumière dont le spectre ne présente qu’une unique radiation (donc une lumière monochromatique).

Spectre d’une lumière qui correspond à couleur spectrale
La couleur perçue de cette lumière sera le jaune

Couleur perçue par l’oeil

 

c. Couleur perçue

Définition: On appelle couleur perçue l’impression visuelle donnée par une lumière.

Une couleur perçue n’est pas forcément une couleur spectrale.

Une couleur perçue est différente d’une couleur spectrale si:

*    Elle ne figure pas dans le spectre de la lumière blanche (le cyan par exemple).

*    Son spectre comporte plusieurs radiations donc plusieurs couleurs (c’est une lumière polychromatique).

Spectre d’une lumière qui correspond à couleur perçue
La couleur perçue de cette lumière sera le magenta

Couleur perçue par l’oeil

 

Video: Différence entre couleur spectrale et couleur perçue couleurs

 

Remarque: On appelle couleurs complémentaires des couleurs perçues dont les spectres sont complémentaires.

La couleur perçue de cette lumière est le magenta

Couleur perçue par l’oeil

 

La couleur perçue de cette lumière est le vert

Couleur perçue par l’oeil

 

Le magenta et le vert sont des couleurs complémentaires

 

2. Vision des couleurs

La rétine de l’œil est tapissée de cellules sensibles à la lumière: les bâtonnets pour la vision en faible luminosité et les cônes pour la vision colorée. Il existe trois types de cônes:

*    Des cônes sensibles au bleu.

*    Des cônes sensibles au vert.

*    Des cônes sensibles au rouge.

Le cerveau traite les signaux envoyés par les cônes pour former une image colorée de notre environnement.

 

Video: Comment notre œil percoit-il les couleurs? couleurs1

 

Remarque: le daltonisme désigne une anomalie de la vision des couleurs due à la déficience d’un type de cône (le plus souvent les cônes sensibles au vert, ce qui provoque une confusion entre les couleur verte et rouge).

 

3. La synthèse additive

Pour chaque disque, une seule variété de pixels Rouge, Vert ou Bleu est éclairée.

Dans les zones de recouvrement, deux ou trois de ces catégories de pixels sont simultanément éclairées.

C'est donc l'addition de deux ou trois lumières colorées R, V et B qui permet de synthétiser les lumières colorées Jaune, Cyan, Magenta et la lumière blanche.

 

 

4. Restitution des couleurs sur un écran

Il est possible de reproduire un très grand nombre de couleurs par synthèse additive. C’est ce procédé, appelé procédé RVB, qui est exploité par les écrans plats.

Les luminophores d’un écran plat sont très proches les uns des autres pour que l’œil ne puisse pas les distinguer. Pour chaque point (ou pixel) de l’image, le cerveau effectue la synthèse additive des lumières rouge, verte et bleue reçues par l’œil.

 

Video: Restitution des couleurs sur un écran plat. ecran

 

II. Synthèse soustractive

1. Principe

La synthèse soustractive de la lumière consiste à placer sur le trajet d'une lumière blanche incidente 1,2 ou 3 filtres colorés cyan, magenta et jaune plus ou moins transparents. Le spectre du faisceau résultant est le spectre de la lumière blanche auquel il faut retirer les portions du spectre absorbées par chaque filtre.

 

Exemple:

Lumière blanche

-

-

=

=

Généralisation

En synthèse soustractive, les couleurs primaires sont le jaune, le magenta et le cyan.

La superposition de deux couleurs primaires donne la couleur complémentaire du filtre manquant.

 

2. Reproduction des couleurs

Le principe de la synthèse soustractive est utilisé dans l'impression ou en peinture. Les substances colorées (pigments) dans les encres ou les peintures agissent comme des filtres. Le dépôt de ces pigments sur une feuille de papier blanc dans des proportions variables permet de restituer quasiment toutes les teintes possibles.

 

III. Perception de la couleur d’un objet

1. Absorption, réflexion, diffusion, transmission

Lorsqu’un objet est éclairé par une lumière incidente, celle-ci peut-être absorbée, réfléchie (dans une direction particulière), diffusée (réémise) dans toutes les directions ou transmise si l’objet n’est pas opaque.

 

 

La couleur perçue de l’objet dépend de la synthèse des lumières reçues par l’œil.

 

2. Exemple d’un objet éclairé en lumière blanche

Un objet qui n'est pas absorbant diffuse toutes les radiations visibles: il apparaît blanc.

Un objet qui absorbe tout le rayonnement visible ne  diffuse pas de lumière: il apparaît noir.

Un objet coloré absorbe une partie du spectre visible. Le spectre de la lumière diffusée par cet objet correspond au spectre complémentaire du spectre de la lumière absorbée (spectre d’absorption).

Exemple:

La partie bleue du drapeau absorbe le spectre de la lumière correspondant à sa couleur complémentaire, c'est-à-dire le spectre dont la couleur perçue est le jaune.

La partie blanche n’absorbe aucune radiation et diffuse ne totalité le spectre de la lumière blanche.

La partie rouge du drapeau absorbe le spectre de la lumière correspondant à sa couleur complémentaire, c'est-à-dire le spectre dont la couleur perçue est le cyan.

 

3. Exemple d’un objet éclairé en lumière colorée

Le spectre de la lumière diffusée par l'objet est le spectre de la lumière incidente, amputé des couleurs spectrales absorbées.

Exemple:

Le drapeau Français est éclairé avec une lumière dont la couleur perçue est le cyan. Le spectre du cyan comporte des faibles longueurs d’ondes (autour du bleu spectral) et des longueurs d’ondes moyennes (autour du vert).

La partie bleue du drapeau absorbe les longueurs d’ondes moyennes (vert) et diffuse les faibles longueurs d’ondes (bleu). Sa couleur perçue est donc le bleu.

La partie blanche n’absorbe aucune radiation et diffuse les longueurs d’ondes moyennes (vert) ainsi que les faibles longueurs d’ondes (bleu). Sa couleur perçue est donc le cyan.

Le rouge est la couleur complémentaire du cyan. La partie rouge du drapeau absorbe toutes les longueurs d’ondes contenues dans le spectre du cyan, c'est-à-dire les longueurs d’ondes moyennes (vert) et les faibles longueurs d’ondes (bleu). Sa couleur perçue est donc le noir.