23 août 2010

Définition d’une couleur

En admettant simplement que le réel est ce qui existe effectivement par opposition à l’imagination, on peut dire alors que intrinsèquement la couleur n’existe pas.

En réalité, la couleur n’est qu’une perception subjective de l’oeil. Sans ce dernier, il n’y aurait pas de couleur. Toutefois cette perception induit qu’un élément fondamental est à l’origine : la lumière blanche. En effet, cette lumière est composé de plusieurs ondes avec des fréquences et des amplitudes différentes. Ce sont ces ondes que notre oeil interprète comme une couleur.

fig. 1 – La lumière blanche peut être décomposé et recomposé à l’aide de prisme

Ce spectre est vaste et l’oeil humain n’est pas capable d’en percevoir la totalité. D’ailleurs chaque individu possède son propre spectre visible. Effectivement, nous ne percevons pas tous la même fourchette de couleurs en raison de l’âge, de la cornée, etc. Malgré cela, on est capable d’affirmer que chez l’Homme, le spectre visible varie entre 400nm et 700nm, ce qui se traduit par une variation de la couleur du violet au rouge. Au dessous se trouve alors les ultra-violets et au dessus les infra-rouges.

fig. 2 – Le spectre visible de l’oeil humain

Si l’oeil est par conséquent le seul outil de perception, on peut alors se poser la question de savoir si d’autres espèces l’interprète de la même façon. Mark L. Winston dans son ouvrage « La biologie de l’Abeille » annonce que le spectre visible de l’abeille est différent du notre et qu’il s’étend dans les basses fréquences des ondes. Grâce à cela l’abeille serait capable de voir le soleil caché derrière un nuage !

fig. 3 – Comparaison entre le spectre visible chez l’homme et l’abeille

La couleur des objets

Maintenant que nous savons que l’oeil et la lumière blanche sont à l’origine des couleurs, on est en droit de se demander comment on perçoit les couleurs des objets, comment cela fonctionne ?

Si nous projetons une lumière blanche (qui correspond à l’ensemble des ondes du spectre y compris le spectre visible) sur un objet, ce dernier va absorber tout ou partie les ondes et renvoyer les autres. Notre oeil va alors percevoir les ondes réfléchis et ainsi déduire une couleur. Si un objet nous apparait de couleur blanche, c’est parce qu’il n’absorbe aucune onde alors qu’un objet qui les absorberais toutes nous paraîtrait de couleur noire.

D’une autre manière : si nous éclairons le même objet mais avec une lumière qui n’est pas blanche : une lumière d’un projecteur comme ceux que l’on peut trouver dans les salles de concert. De quelle couleur va apparaître mon objet ? Si je prend comme exemple un cube d’origine bleu (sous la lumière blanche) que j’éclaire avec un projecteur rouge, celui-ci apparaîtra violet. Cette expérience, toute bête, qui fonctionne exactement de la même façon qu’avec de la lumière blanche, démontre une chose importante : il est possible de changer la couleur de l’objet ! A la vue de ces caractéristiques, nous pouvons en déduire que ni le cube et ni aucun objets autour de nous possède une « propriété » couleur : seule la source lumineuse et une certaine propriété d’absorption sont à l’origine de ce que notre oeil interprète comme une couleur.

fig. 4- Couleur bleu d’un objet

La représentation d’une couleur

Si la couleur n’existe pas, comment peut-on la mesurer et la reproduire ? La colorimétrie est la science qui tente d’apporter des réponses. Tout d’abord il faut être capable de définir les caractéristiques d’une couleur. Il existe plusieurs méthodes de représentation. Pour l’exemple je n’en citerais que deux, les plus connus :

• la synthèse additive et le format de codage RVB (rouge, vert et bleu) utilisé en vidéo ;
• la synthèse soustractive avec le CMJ (cyan, magenta et jaune) utilisé notamment en peinture.

fig. 5 – Les synthèses additive et soustractive

Toute deux se basent sur la trichromie en utilisant les couleurs que l’on appelle primaires dans la synthèse additive, et les couleurs secondaires pour la synthèse soustractive (cf. la figure 5 pour le fonctionnement de ces méthodes). Toutefois si l’on devait retenir un système qui se rapproche le plus de notre perception des couleurs on utiliserait le modèle TSL composé :

• d’une teinte (angle sur le cercle des couleurs) ;
• d’une saturation (intensité de la teinte) ;
• d’une luminosité (pourcentage de blanc apporté à la teinte).

fig. 6 – Le modèle TSL

Mais alors pourquoi parle-t-on souvent de RVB dans la vie de tous les jours alors que le modèle TSL se rapproche plus de la réalité ? La réponse se trouve dans la composition de l’oeil humain.

L’oeil humain est composé de 3 types de cônes : le cône erytholabe, le cône chlorolabe et le cône cyanolabe. Chaque cône est respectivement sensible aux couleurs : rouges/oranges, verts et bleus/violets. Le modèle RVB est facilement exploitable d’autant plus que finalement c’est de cette façon que notre oeil fonctionne. RVB est la méthode la plus utilisé notamment dans la représentation des couleurs en photo/vidéo : les tubes cathodiques de nos anciennes télévisions, les écrans LCD mais aussi l’imprimerie ou les pellicules de cinéma. De recherches laissent penser que chez certaines personnes il existerait un quatrième cône qui serait sensible aux oranges.

fig. 7 – Correspondance entre les cornées de l’oeil humain et le spectre visible

Le mot de la fin

En résumé et pour finir, tous ces modèles ne définissent en aucun cas les propriétés d’une couleur. Elle ne sont que des méthodes pragmatiques permettant d’apporter une « certaine » compréhension de notre monde.

Références : http://www.colorimetrie.net, http://fr.wikipedia.org, http://www.profil-couleur.com

Mots clés : couleurs, lumière, rvb