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La perception des couleurs

Notre perception des couleurs est liée à la composition spectrale de la lumière qui entre dans nos yeux, via l'activation de trois types de photorécepteurs de notre rétine appelés cônes. L'analyse avec un CD des lumières transmises par des filtres colorés a montré le lien existant entre les couleurs "lumière", les couleurs "matière" et la composition spectrale de la lumière entrant dans nos yeux. Dans cette page, nous allons plus loin en analysant les règles de mélange des lumières colorées (lampes, écrans lumineux) ainsi que celles des mélanges de matières colorées (peinture, feutres) en lien avec notre système de vision des couleurs : nous précisons pour chaque couleur "lumière" ou "matière" la composition spectrale de la lumière entrant dans nos yeux, les types de cônes activés et la sensation colorée associée.

Pour cela, nous simplifions le spectre lumineux en résumant l'arc-en-ciel à ses trois couleurs principales BLEU, VERT et ROUGE, à la fois pour décrire les zones d'absorption des pigments et les zones de sensibilité de nos trois types de cône :

Remarque : ce schéma simplifié ne permet pas de comprendre pourquoi une lumière JAUNE monochromatique donne la même sensation colorée qu'un mélange de lumière VERTE et ROUGE. Il faut pour cela utiliser les réponses spectrales précises des trois types de cônes et en particulier leur recouvrement.

Le schéma ci-dessous rappelle le lien entre les types de cônes activés et la sensation colorée perçue :

• les trois type de cônes de la rétine sont représentés par un feu tricolore, chaque feu allumé représentant un type de cône activé
• la sensation colorée correspondante est indiquée par la couleur dans l'oeil
  

Ainsi on lit par exemple que si seul le cône ROUGE est activé la sensation colorée est ROUGE, alors que si les cônes ROUGE et VERT sont activés, la sensation colorée est JAUNE.

Les mélanges de lumières

Commençons par des mélanges de lumière colorées, représentées ci-dessous par un "soleil coloré" :

Ici, on part de l'absence de lumière (les trois types de cônes sont désactivés : sensation colorée NOIR) puis on active les cônes de l'oeil à l'aide des couleurs "lumière" primaires ROUGE, VERT et BLEU jusqu'à obtenir la sensation colorée BLANC lorsque les trois types de cônes sont activés. Une couleur "lumière" primaire active un seul type de cônes. Une couleur "lumière" secondaire active deux types de cônes.

Les mélanges de matières

Mélangeons à présent des matières colorées, représentées ci-dessous par des taches de peinture :

Ici au contraire on part du BLANC (les trois types de cônes sont activés) puis on désactive les cônes de l'oeil à l'aide des couleurs primaires "matière" CYAN, MAGENTA et JAUNE jusqu'au NOIR lorsque les trois types de cônes sont désactivés. Une couleur "matière" primaire désactive un seul type de cônes. Une couleur "matière" secondaire désactive deux types de cônes.

Comparaison des deux types de mélanges

Quand on fait des mélanges "lumière", on part du noir et on enrichit le spectre de la lumière pour aller vers le blanc, c'est pourquoi on parle de synthèse additive (on ajoute de la lumière). Quand on fait des mélanges "matière" on part au contraire du blanc et on retire certaines composantes spectrales pour aller vers le noir, c'est pourquoi on parle de synthèse soustractive (on élimine de la lumière).

Les couleurs primaires sont celles qui activent (pour la synthèse additive) ou désactivent (pour la synthèse soustractive) un seul type de cône, les secondaires font de même pour deux types de cônes, ce qui explique que les primaires des couleurs "matière" sont les secondaires des couleurs "lumière", et inversement.

Les schémas ci-dessus résument ces deux types de mélange : pour chaque sensation colorée la composition spectrale de la lumière entrant dans nos yeux est donnée au dessus des feux tricolores représentant l'activité des cônes.

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