On nomme couleur la perception par l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).
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 n'importe quelle couleur grâce à la synthèse additive trichrome.
L'arc-en-ciel étant le spectre des longueurs d'ondes monochromatiques, ne comporte qu'un faible sous-ensemble des couleurs visibles par l'œil humain (mais a contrario contient des longueurs d'ondes invisibles à l'œil humain). Le rose, par exemple, n'y figure pas : il s'agit d'un panachage que ne peut restituer aucune longueur d'onde monochromatique. Le rose est en effet constitué par l'accumulation de plusieurs ondes monochromatiques.
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 un nombre limité d'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 polychromes (trichromes, quadrichromes, hexachromes…) lui sont donc préférés.
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 n'importe quelle couleur grâce à la synthèse additive trichrome.
L'arc-en-ciel étant le spectre des longueurs d'ondes monochromatiques, ne comporte qu'un faible sous-ensemble des couleurs visibles par l'œil humain (mais a contrario contient des longueurs d'ondes invisibles à l'œil humain). Le rose, par exemple, n'y figure pas : il s'agit d'un panachage que ne peut restituer aucune longueur d'onde monochromatique. Le rose est en effet constitué par l'accumulation de plusieurs ondes monochromatiques.
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 un nombre limité d'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 polychromes (trichromes, quadrichromes, hexachromes…) lui sont donc préférés.
Synthèse additive
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 observant l'arc-en-ciel, on peut voir que les gouttelettes de pluie, dans le lointain, décomposent la lumière en six couleurs, comme le feraient des prismes.
Newton reproduisit ce phénomène en décomposant la lumière solaire grâce à un prisme optique (un prisme droit en verre à base triangulaire). Il réussit à décomposer la lumière blanche en toutes les différentes couleurs du spectre.
Le physicien Young fit le contraire de Newton. Il recomposa la lumière. Il fit converger les six couleurs du spectre et obtint la lumière blanche. Il alla même plus loin en démontrant que les six couleurs du spectre pouvaient être réduites à trois. C'est-à-dire qu'il pouvait recomposer la lumière blanche avec ces trois couleurs. Il démontra aussi qu'en les mélangeant deux par deux, il pouvait obtenir les autres.
Et c'est ainsi qu'on différencia les couleurs primaires des secondaires.
Ce système de mélange de lumières signifie que plus on ajoute de couleurs plus on obtient de clarté. Par exemple, le vert et le rouge donnent le jaune indéniablement plus clair. On parle dans ce cas de système additif.
En théorie, ces trois longueurs d'onde optimales, que l'on appelle couleurs primaires, sont celles, complètement saturées, dont les teintes correspondent au maximum 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 couleurs primaires sont les suivantes :
rouge primaire ;
vert primaire ;
bleu primaire.
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 trois 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.
Les couleurs complémentaires sont les couleurs qui, combinées, contiennent toutes les couleurs du spectre et aucune en commun.
Les trois couleurs secondaires dans le système additif sont :
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).
qui sont en fait les couleurs primaires du système soustractif et donne le système CMJ (en anglais CMY ou YMC).
Lorsqu'on mélange plus de deux primaires, on désature la couleur. Elle perd donc en saturation et gagne en valeur, pour se rapprocher du blanc.
En observant l'arc-en-ciel, on peut voir que les gouttelettes de pluie, dans le lointain, décomposent la lumière en six couleurs, comme le feraient des prismes.
Newton reproduisit ce phénomène en décomposant la lumière solaire grâce à un prisme optique (un prisme droit en verre à base triangulaire). Il réussit à décomposer la lumière blanche en toutes les différentes couleurs du spectre.
Le physicien Young fit le contraire de Newton. Il recomposa la lumière. Il fit converger les six couleurs du spectre et obtint la lumière blanche. Il alla même plus loin en démontrant que les six couleurs du spectre pouvaient être réduites à trois. C'est-à-dire qu'il pouvait recomposer la lumière blanche avec ces trois couleurs. Il démontra aussi qu'en les mélangeant deux par deux, il pouvait obtenir les autres.
Et c'est ainsi qu'on différencia les couleurs primaires des secondaires.
Ce système de mélange de lumières signifie que plus on ajoute de couleurs plus on obtient de clarté. Par exemple, le vert et le rouge donnent le jaune indéniablement plus clair. On parle dans ce cas de système additif.
En théorie, ces trois longueurs d'onde optimales, que l'on appelle couleurs primaires, sont celles, complètement saturées, dont les teintes correspondent au maximum 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 couleurs primaires sont les suivantes :
rouge primaire ;
vert primaire ;
bleu primaire.
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 trois composantes RVB aux trois composantes TSL (et inversement).
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Les couleurs complémentaires sont les couleurs qui, combinées, contiennent toutes les couleurs du spectre et aucune en commun.
Les trois couleurs secondaires dans le système additif sont :
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).
qui sont en fait les couleurs primaires du système soustractif et donne le système CMJ (en anglais CMY ou YMC).
Lorsqu'on mélange plus de deux primaires, on désature la couleur. Elle perd donc en saturation et gagne en valeur, pour se rapprocher du blanc.
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