{"id":155,"date":"2020-12-04T00:02:20","date_gmt":"2020-12-04T00:02:20","guid":{"rendered":"http:\/\/med-space.org\/youssef-zaz-master\/?page_id=155"},"modified":"2020-12-13T18:22:50","modified_gmt":"2020-12-13T18:22:50","slug":"perception-couleurs","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/yzaz.net\/master\/perception-couleurs\/","title":{"rendered":"Perception des couleurs"},"content":{"rendered":"

L’\u0153il est un organe extr\u00eamement complexe, fruit d’une tr\u00e8s longue \u00e9volution. C’est lui qui nous permet de “voir” le monde en couleur et de percevoir des milliers de couleurs. Mais comment le fait-il ? Qu’est-ce que la couleur et combien l\u2019\u0153il peut percevoir de couleurs diff\u00e9rentes ? Pourquoi et quand parle-t-on de gamma ? Comment la repr\u00e9senter num\u00e9riquement ?<\/p>\n

La lumi\u00e8re est une onde \u00e9lectromagn\u00e9tique et sa couleur d\u00e9pend de sa longueur d’onde. Comme toutes les ondes, elle poss\u00e8de une infinit\u00e9 de longueurs d’onde diff\u00e9rentes qui lui donnent justement sa “couleur” lorsque l’on parle des couleurs visibles par l’homme. Quand les longueurs d’ondes sont courtes – vers 380 nm – nous les percevons comme du bleu-violet et quand elles sont plus longues – vers 700 nm – nous les percevons comme rouge. L’ensemble des ondes visibles s’appelle le spectre de la lumi\u00e8re visible. Au-del\u00e0 du spectre visible pour l’homme se trouvent du c\u00f4t\u00e9 des ondes encore plus courtes les rayons ultraviolets, rayons X et autres rayons gamma et du c\u00f4t\u00e9 des ondes plus longues, les infrarouges puis les ondes radios. On obtient traditionnellement un spectre de la lumi\u00e8re du soleil si on la fait passer \u00e0 travers un prisme ou encore \u00e0 travers des gouttelettes d’eau. Cela cr\u00e9e un arc-en-ciel dans certaines conditions m\u00e9t\u00e9orologiques o\u00f9 l’on per\u00e7oit l’ensemble des couleurs ci-dessous.<\/p>\n

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L’\u0153il humain et la lumi\u00e8re<\/h3>\n

Le fond de l’\u0153il humain – la r\u00e9tine – est tapiss\u00e9 de cellules sensibles \u00e0 la lumi\u00e8re mais avec des propri\u00e9t\u00e9s singuli\u00e8res.
\nSensibilit\u00e9 spectrale des trois grandes cat\u00e9gories de c\u00f4nes humains
\nUne image est form\u00e9e par la corn\u00e9e (qui est transparente sauf quand on vieillit) et projet\u00e9e au fond de l’\u0153il, sur la r\u00e9tine. Celle-ci est litt\u00e9ralement tapiss\u00e9e de cellules nerveuses – les photor\u00e9cepteurs – sensibles \u00e0 la lumi\u00e8re en quantit\u00e9 – la clart\u00e9 – gr\u00e2ce aux b\u00e2tonnets, mais aussi en qualit\u00e9 – les couleurs – gr\u00e2ce aux c\u00f4nes. Les c\u00f4nes (eux seuls capables de percevoir les couleurs) ne sont pas tous sensibles \u00e0 la couleur de la lumi\u00e8re de la m\u00eame fa\u00e7on et poss\u00e8de une singularit\u00e9 marquante. En effet, certains c\u00f4nes sont principalement sensibles dans le rouge, d’autres dans le vert et enfin les derniers dans le bleu.<\/p>\n

Il n’existe pas au fond de notre \u0153il un type de c\u00f4ne par couleur. Les couleurs sont bien “reconstitu\u00e9es” et “per\u00e7ues” dans le cerveau gr\u00e2ce au “m\u00e9lange” de la perception de la lumi\u00e8re principalement bleue, verte et rouge (jaune si on regarde bien le diagramme ci-dessous). Notons au passage que les c\u00f4nes “bleus” sont vraiment centr\u00e9s sur le bleu, les c\u00f4nes “verts” le sont vraiment sur le vert mais les soi-disant c\u00f4nes “rouges” sont davantage centr\u00e9s sur le jaune. Notez enfin que les c\u00f4nes “verts” et “rouges” per\u00e7oivent de nombreuses couleurs communes.<\/p>\n

L\u2019\u0153il voit toutes les couleurs du spectre visible, du violet au rouge de mani\u00e8re continu donc c’est par le m\u00e9lange de ces trois “couleurs” que le cerveau est capable de “fabriquer”, de reconstituer, donc de percevoir toutes les “autres” couleurs. Voil\u00e0 pourquoi on a invent\u00e9 un mod\u00e8le couleur RVB : pour nous rapprocher du fonctionnement de l\u2019\u0153il humain. Ainsi, les \u00e9crans ou les capteurs des APN poss\u00e8dent des pixels Rouge-Vert-Bleu ou RVB et ne voit qu’en RVB ! Ils se rapprochent du fonctionnement l\u2019\u0153il humain gr\u00e2ce \u00e0 trois “types” de pixels. Il suffit pour l’\u00e9cran d’allumer plus ou moins chaque pixel de l’\u00e9cran pour reproduire TOUTES les couleurs visibles ! Si l’on s’approche trop d’un \u00e9cran d’ordinateur (image ci-dessus \u00e0 droite), on voit les pixels RVB s\u00e9par\u00e9s mais ils sont fabriqu\u00e9s suffisamment petits pour que, vus par un \u00eatre humain \u00e0 distance normale, ils soient vus comme amalgam\u00e9s en un seul pixel aux multiples couleurs.<\/p>\n

Synth\u00e8se additive ou soustractive<\/h3>\n

Avant d’essayer de mesurer le nombre de couleurs qu’est capable de voir un \u00eatre humain, essayons de comprendre comment il per\u00e7oit les couleurs puisque qu’il ne poss\u00e8de pas un c\u00f4ne sensible \u00e0 chaque couleur. Pour cela, analysons le fonctionnement d’un \u00e9cran et d’une imprimante.
\nUn moniteur ou une imprimante ne travaillent pas avec les couleurs de la m\u00eame mani\u00e8re : l’\u00e9cran travaille avec des couleurs dites additives – Rouge, Verte, Bleue – ou RVB pour donner du blanc par addition comme on peut le voir au centre de cette animation couleur ci-dessous – alors qu’une imprimante travaille en mode soustractif – Cyan, Magenta, Jaune, Noir ou CMJN pour donner du noir par soustraction – (plus bas). Et bien il se trouve que le l\u2019\u0153il humain fonctionne un peu comme un \u00e9cran (c’est une image bien entendu !) c’est \u00e0 dire sur un mode additif.<\/p>\n

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Concr\u00e8tement, avec un \u00e9cran qui travaille donc en mode additif, si l’on n’envoie aucun signal RVB aux pixels (0, 0, 0), l’\u00e9cran reste noir. Il est noir par d\u00e9faut. Pour obtenir du blanc (255, 255, 255) il faut \u00e9clairer chaque pixel Rouge, Vert et Bleu, comme le montre la figure ci-contre au maximum. Les autres couleurs sont obtenues en changeant la valeur de chaque couleur primaire. Pour afficher du jaune par exemple (255, 255, 0), il faut arr\u00eater d’\u00e9clairer les pixels bleus (l’\u00e9cran est bien jaune \u00e0 l’intersection entre le vert et le rouge car les pixels bleus sont \u00e9teints). Seules trois couleurs ne n\u00e9cessitent qu’un seul pixel. Les trois couleurs primaires et leurs d\u00e9clinaisons en luminosit\u00e9 (de 0 \u00e0 255). Toutes les autres, c’est-\u00e0-dire les millions d’autres, seront un m\u00e9lange d’au moins deux pixels de couleurs primaires plus ou moins lumineux.<\/p>\n

\"\"Avec une imprimante, on part d’une feuille de papier d\u00e9j\u00e0 blanche par d\u00e9faut car elle r\u00e9fl\u00e9chit \u00e0 parts \u00e9gales toutes les longueurs d’onde de la lumi\u00e8re visible. Donc l\u00e0, c’est le contraire, si l’on veut du noir il va falloir projeter sur cette feuille de l’encre aux couleurs compl\u00e9mentaires, c’est-\u00e0-dire Cyan, Magenta et Jaune qui ont la particularit\u00e9 d’absorber \u00e0 chaque fois une partie de la lumi\u00e8re visible. Dans la pratique il faudra aussi rajouter de l’encre Noire car 100% des trois autres couleurs ne permettent pas d’obtenir un noir profond \u00e0 cause des impuret\u00e9s contenues dans les encres mais un brun tr\u00e8s fonc\u00e9. On voit tr\u00e8s bien sur l’image ci-contre que le centre est marron et non pas noir. Ces encres projet\u00e9es au m\u00eame endroit vont avoir la propri\u00e9t\u00e9 d’absorber toutes les radiations lumineuses. Cet endroit appara\u00eetra donc noir maintenant. Si l’on veut que le papier paraisse bleu, il faut projeter dessus, au m\u00eame endroit, du magenta et du cyan. Toutes les radiations lumineuses, sauf le bleu, seront absorb\u00e9es. Seules les longueurs d’onde bleues de la lumi\u00e8re seront r\u00e9fl\u00e9chies \u00e0 cet endroit.<\/p>\n

Par convention, il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9cid\u00e9 par la Commission Internationale de l’\u00c9clairage – La CIE – que la couleur rouge primaire est une lumi\u00e8re d’une longueur d’onde de 700 nm, le vert de 546 nm et le bleu de 436 nm. Quelque soit la longueur d’onde de leurs pixels RVB, les fabricants d’\u00e9crans essayent tout de m\u00eame de reproduire au mieux les couleurs…<\/p>\n

Couleurs per\u00e7ues par l\u2019\u0153il humain<\/h3>\n

Restait donc \u00e0 conna\u00eetre le nombre de nuances color\u00e9es que l\u2019\u0153il humain peut percevoir dans ces fameuses trois couleurs dites primaires. Ce travail f\u00fbt r\u00e9alis\u00e9 dans les ann\u00e9e 30 sous l’\u00e9gide de la Compagnie Internationale de l’\u00c9clairage (La CIE). Elle demanda \u00e0 de tr\u00e8s nombreuses personnes de comparer attentivement des nuances de bleus, de verts et de rouge pour compter combien de couleurs diff\u00e9rentes, en moyenne, elles \u00e9taient capables de distinguer. Il est alors ressorti de ces batteries de tests deux choses importantes :<\/p>\n