Couleurs et synthèse
Images et couleurs
Couleurs et synthèse
Lumière blanche et couleurs
La lumière blanche est un mélange de toutes les radiations visibles (du violet au rouge).
Un prisme ou un réseau décompose la lumière blanche en ses composantes : c'est la dispersion.
Synthèse additive
La synthèse additive combine des lumières colorées. Les trois couleurs primaires sont :
- Rouge (R)
- Vert (V)
- Bleu (B)
| Mélange | Résultat |
|---|---|
| R + V | Jaune |
| R + B | Magenta |
| V + B | Cyan |
| R + V + B | Blanc |
Application : écrans (TV, téléphone, ordinateur) — chaque pixel est composé de sous-pixels R, V, B.
Synthèse soustractive
La synthèse soustractive utilise des filtres ou des pigments qui absorbent certaines longueurs d'onde. Les trois couleurs primaires soustractives sont :
- Cyan (C)
- Magenta (M)
- Jaune (J)
| Mélange | Résultat |
|---|---|
| C + M | Bleu |
| C + J | Vert |
| M + J | Rouge |
| C + M + J | Noir |
Application : imprimantes (encres CMJ + noir), peinture.
Couleur perçue d'un objet
La couleur d'un objet dépend de :
1. La lumière qui l'éclaire
2. Les propriétés d'absorption/diffusion de la surface
Un objet paraît de la couleur qu'il diffuse (renvoie). Il absorbe les autres couleurs.
Exemple : une pomme éclairée en lumière blanche paraît rouge car elle absorbe le vert et le bleu et diffuse le rouge.
Vision des couleurs
L'œil humain possède trois types de cônes sensibles à :
- Rouge ($\lambda \approx 570$ nm)
- Vert ($\lambda \approx 540$ nm)
- Bleu ($\lambda \approx 420$ nm)
La sensation de couleur résulte de la combinaison des signaux envoyés par ces trois types de cônes au cerveau.
Absorption et spectre de couleurs
La couleur d'un objet est déterminée par les longueurs d'onde qu'il absorbe et celles qu'il diffuse (réfléchit). Un objet blanc diffuse toutes les longueurs d'onde visible. Un objet noir les absorbe toutes. Un objet rouge absorbe les composantes verte et bleue et ne diffuse que le rouge.
Le spectre d'absorption d'une substance (obtenu par spectrophotométrie) permet d'identifier les longueurs d'onde absorbées. C'est un outil fondamental en chimie analytique et en astronomie (identification des éléments dans les étoiles).
Exemples concrets
L'écran de smartphone (synthèse additive)
Chaque pixel d'un écran de smartphone est composé de trois sous-pixels : rouge (R), vert (V) et bleu (B). En variant l'intensité lumineuse de chaque sous-pixel, on peut reproduire toutes les couleurs visibles. Par exemple :
- R + V = jaune
- R + B = magenta
- V + B = cyan
- R + V + B = blanc
On appelle cela la synthèse additive car on « additionne » les lumières colorées.
L'imprimante (synthèse soustractive)
Une imprimante utilise des encres cyan (C), magenta (M) et jaune (J) sur du papier blanc. Chaque encre absorbe (« soustrait ») certaines couleurs de la lumière blanche et diffuse les autres :
- Encre cyan = absorbe le rouge → diffuse vert + bleu
- Encre magenta = absorbe le vert → diffuse rouge + bleu
- Encre jaune = absorbe le bleu → diffuse rouge + vert
- C + M + J = absorption de toutes les couleurs = noir (en théorie ; en pratique on ajoute du noir, d'où CMJN)
Astuce : Synthèse additive = ajout de lumières (écrans) ; synthèse soustractive = retrait de lumières par des filtres ou encres (impression, peinture).
Exercice résolu
Énoncé : On éclaire un objet jaune avec différentes lumières colorées.
- Quelle(s) lumière(s) un objet jaune diffuse-t-il ? Quelle(s) lumière(s) absorbe-t-il ?
- De quelle couleur apparaît l'objet éclairé en lumière blanche ?
- De quelle couleur apparaît-il éclairé en lumière rouge seule ?
- De quelle couleur apparaît-il éclairé en lumière bleue seule ?
Solution :
Question 1 :
Un objet jaune diffuse les lumières rouge et verte (car R + V = jaune en synthèse additive) et absorbe la lumière bleue.
Question 2 :
En lumière blanche (R + V + B), l'objet absorbe le bleu et diffuse le rouge + vert = il apparaît jaune.
Question 3 :
En lumière rouge seule, l'objet diffuse le rouge (qu'il est capable de diffuser) → il apparaît rouge.
Question 4 :
En lumière bleue seule, l'objet absorbe le bleu (il ne peut diffuser que rouge et vert, qui ne sont pas présents) → il apparaît noir (aucune lumière diffusée).
À retenir
- Synthèse additive (lumières) : les couleurs primaires sont rouge, vert, bleu (RVB) ; la superposition des trois donne du blanc
- Synthèse soustractive (filtres, encres) : les couleurs primaires sont cyan, magenta, jaune (CMJ) ; la superposition des trois donne du noir
- Un objet coloré absorbe certaines couleurs et diffuse (renvoie) les autres
- La couleur perçue dépend à la fois de la lumière incidente et des propriétés de diffusion/absorption de l'objet
- En éclairage monochromatique, un objet apparaît de cette couleur s'il la diffuse, ou noir s'il l'absorbe