Définition de la couleur

          Le but de ce chapitre étant de donner au lecteur des bases, tout en apportant un certain nombre de réponses aux questions liées à l’étude générale de la couleur, nous allons essayer de mettre en avant les principales caractéristiques anatomiques et physiologiques de l’oeil humain.

          Nous pouvons définir la couleur comme étant l’interaction entre plusieurs acteurs que sont la source de lumière qui éclaire l’objet, les caractéristiques intrinsè-ques de l’objet lui-même, et celles de l’observateur. Cette définition fait intervenir la notion de triplet.

          C’est Isaak Newton qui a mis en évidence le phénomène de dispersion de la lumière blanche à travers un prisme. Comme le montre le schéma ci-contre, les couleurs faisant partie intégrante du spectre visible sont limitées par des valeurs en longueurs d’ondes comprises entre 380 à 780 nm.

Notion de triplet

L’observateur

          C’est le cerveau qui interprète ce que l’oeil perçoit. C’est pourquoi ces deux éléments sont indisso-ciables. L’oeil ne possède pas la même sensibilité à la luminosité sur l’ensemble des longueurs d’ondes constituant le spectre visible. Ainsi, la Commission Internationale de l’Eclairage a mis au point la théorie

Schéma 1 : Prisme de Newton - Dispersion de la lumière

bases de la colorimétrie les caractéristiques de cette courbe spectrale.de l’observateur standard, synthétisée sous la forme d’une courbe de sensibilité de l’oeil pour une personne moyenne. Nous verrons dans le chapitre consacré aux bases de la colorimétrie les caractéristiques de cette courbe spectrale.

L’objet - Le sujet

          Cet élément est le deuxième constituant du triplet. Les caractéristiques physiques et chimiques de ces composants jouent un rôle essentiel dans la perception des couleurs. C’est lors de l’interaction entre l’objet et la source lumineuse que la réflexion et/ou l’absorption se produit. La réflexion de la lumière peut se produire de différentes façons (diffuse, spéculaire), ce qui implique d’avoir les mêmes propriétés au niveau de l’appareil de mesure des couleurs (ce qui est souvent le cas).

La source lumineuse

          C’est le troisième élément constitutif du triplet. Nous avons déjà longuement détaillé les propriétés de la lumière et des sources lumineuses, tant du point de vue historique que scientifique. C’est le premier maillon de la chaîne expliquant la notion de couleur.

L’œil : système optique

          Malgré la complexité des moyens mis en oeuvre par l’oeil dans le processus de perception des couleurs, nous allons essayer de comprendre son principe de base. Le schéma ci-contre nous aide à situer la plupart des constituants de cet organe intervenant dans la vision des couleurs. Dans le principe, l’oeil fonctionne comme un appareil photographique. L’iris (associé à la pupille) joue le rôle de diaphragme, les milieux transparents constituent l’objectif et la rétine représente la plaque sensible à la lumière. La cornée, quant à elle, aide à la focalisation, et le cristallin à la mise au point. La lumière pénétrant par la pupille et atteignant finalement la rétine, provoque une excitation des cellules rétiniennes, ce qui induit un influx nerveux que le nerf optique s’empresse de communiquer à la partie visuelle du cortex cérébral. C’est seulement lors de cette étape que la sensation visuelle apparaît. Nous n’entrons pas ici dans les méandres biochimiques, physiques et physiologiques de chacune des étapes,

Schéma 2 : Coupe schématique de l'œil humain

notamment dans l’explication des phénomènes électriques qui se passent au moment de la création de l’influx nerveux, ou dans les rôles que jouent le nerf optique et le centre visuel cérébral.
Il existe des récepteurs situés au niveau de la rétine, qui permettent de distinguer deux sortes de sensibilités rétiniennes : la vision nocturne (ou crépusculaire) et la vision diurne. Ces types de récepteurs sont des cellules sensibles appelées cônes et bâtonnets.

Rôle des cônes et bâtonnets

          Les cellules rétinniennes qui tapissent la paroi interne du fond de l’oeil (région appelée la Fovéa), permettent de distinguer un nombre de couleurs et de teintes différentes assez conséquent. Il existe environ 120 millions de cellules photoréceptrices.

          Les bâtonnets sont des récepteurs servant à la vision nocturne (environ 100 millions) et ont un pic de sensibilité situé aux alentours de 510 nm. La rhodopsine est une substance chimique présente dans ces cellules sensibles et dont les propriétés sont directement liées à celles de la perception colorée.

          Les cônes (environ 6 millions) servent à la vision diurne, des détails ainsi que des couleurs. Ces cônes se subdivisent en trois familles de cellules sensibles au rouge, au vert et au bleu, permettant ainsi de pouvoir distinguer un nombre de teintes estimé à 20 000 différentes.
Il est à noter que les cellules sensibles sont absentes de la région où débute le nerf optique. Cette région est appelée le point aveugle.

Défauts de la vision des couleurs

          Quand un type de récepteur manque dans la composition globale des cônes, la vision des couleurs n’est plus correcte. C’est le cas notamment du daltonisme, maladie qui provient de l’abscence de pigments rouges constituant des récepteurs photosensibles. Le nombre de teintes perçues par un sujet atteint de daltonisme n’est plus que de quelques dizaines, alors que pour un sujet normal, ce chiffre peut atteindre plusieurs milliers. Le daltonisme, dont le nom scientifique est dyschromatopsie, connaît plusieurs variantes que sont les protanopes (insensibilité au rouge), les deutéranopes (insensibilité au vert) et les tritanopes (insensibilité au bleu). D’une manière générale, les anomalies de la vision des couleurs sont appelées anomalies chromatiques, et sont d’une grande diversité.

Synthèse additive et soustractive des couleurs

          L’ensemble des couleurs est obtenu à partir de trois couleurs primaires que sont le rouge, le vert et le bleu, par le principe établi de la trichromie. Cette notion d’addition de couleurs entre elles porte le nom de synthèse additive. Comme le montre le schéma 3 (ci-contre), nous pouvons obtenir l’ensemble des couleurs visibles grâce au mélange de ces primaires. Ce principe de la synthèse additive est utilisé dans les technologies du moniteur, du scanner et de la télévision.

Synthèse additive des couleurs (écran)



Synthèse soustractive des couleurs (imrimante CMJN et RVB)

Pour des raisons liées au processus d´impression, il se peut que les couleurs ne soient pas reproduites exactement.

Qu’est-ce que le métamérisme ?

          Après avoir évoqué le principe des synthèses soustractives et additives des couleurs, ainsi que les principales caractéristiques d’une source lumineuse, nous pouvons maintenant aborder le phénomène du métamérisme. Prenons deux objets dont les rendus spectraux présentent la même apparence sous une source lumineuse et avec des conditions d’observations identi-ques. Si nous changeons de source de lumière, leurs apparences colorées peuvent différer. Ce phénomène est appelé métamérisme.

Perception colorée d’un œil et d’un système d’imagerie

          La couleur peut être actuellement codée par des systèmes d’imagerie numérique via l’utilisation de données binaires (nombre n de 0 et de 1). Or, il existe une limite quant à cette création des couleurs puisque chaque système de restitution traite la couleur de manière différente. Un système de restitution tel qu’un écran ne reproduit pas les mêmes couleurs qu’un système argentique (film photographique couleur). Cet exemple n’est pas le seul, et peut être appliqué à l’ensemble des maillons constituant la chaîne graphique. Le système de perception idéal des couleurs doit se rapprocher le plus près possible de celui de l’observateur moyen. En d’autres termes, pour rester en relation avec les notions décrites précédemment, il suffit qu’il y ait une corrélation entre les caractéristiques établies par un système d’imagerie numérique ou argentique avec les sensibilités des trois types de cônes présents dans les cellules photosensibles de l’oeil humain. Ils doivent aussi correspondre en terme d’intensité de lumière et plus spécifiquement en terme de variation de cette intensité. La restitution des couleurs doit rester constante sur l’ensemble de la chaîne de reproduction. C’est le problème sur lequel nous allons nous pencher en détails dans les chapitres suivants. Un système d’imagerie doit, dans un premier temps, séparer la lumière reçue de la source (séparation en trois primaires rouge, verte et bleue), avant de traiter les signaux électroniquement (phénomène appelé traitement du signal), afin de reconstituer la couleur originale. Nous n’allons pas rentrer dans le principe de reproduction des couleurs d’un film photographique argentique, cependant les principales caractéristiques de ce processus seront abordées de manière synthétique à chaque fois que cela sera nécessaire.