Lascaux Autour du Pastel Picasso
Retour Eléments de physique des couleurs

La lumière

Quand dans un des atomes dont est composé la matière, dans notre univers,* se produit un phénomène libérateur d'énergie, sans préjuger des causes ni des conséquences, il arrive bien souvent que l'évènement provoque l'émission d'un boson particulier : le photon.

Photon, donc onde électromagnétique, qui peut, selon sa fréquence ou sa longueur d'onde, appartenir au domaine des rayons gamma, des rayons X, des ultra-violet, du spectre visible, de l'infrarouge, des micro-ondes ou à celui des ondes radio (soit dit en allant du plus énergétique au moins énergétique ou de la longueur d'onde la plus courte vers la plus longue).

spectre

Ce shéma ne respecte pas les proportions : du millième de nanomètre aux dizaines de kilomètres, ce serait un rapport de 1 à 10 puissance 16 (10 avec 16 zéros). Si une échelle logarithmique était employée le spectre visible ne le serait pas (visible) ! Ces longueurs d'onde qui n'occupent qu'une infinitésimale portion du spectre global, vont de 400 à 700 nm (nanomètres), c'est la LUMIERE.

La lumière blanche, ainsi nomme-t-on celle qui nous vient du soleil, peut être décomposée en 7 couleurs par un prisme ou une goutte d'eau, c'est alors un arc en ciel.

spectre

ROUGE   ORANGE   JAUNE   VERT   BLEU   INDIGO   VIOLET

Ces 7 couleurs sont arbitraires (ce sont celles fixées par Newton, l'indigo en particulier indispose les physiciens, mais le nombre 7 a une autre allure que 6, ah mais !). Physiquement parlant l'arc en ciel, ou plutôt le spectre, contient un dégradé continu.

L'oeil

Même sans avoir le compas dans l'oeil, vous qui lisez ces lignes, y avez des cônes et des bâtonnets.
Cent millions (dans chaque oeil) de bâtonnets, pour voir la nuit, en noir et blanc ou plutôt en bleu-vert (507 nm)** et noir.
Quatre millions de cônes***, au milieu de la rétine, pour voir le jour, en couleur.

En 3 couleurs, car vous avez 3 types de cônes, ceux qui réagissent au rouge, ceux pour le vert et ceux pour le bleu.

dessin
Synthèse additive

ROUGE       VERT       BLEU

Votre vision des couleurs se fait donc en mode additif comme ci-contre.

Comme les pixels de votre écran qui fournit ainsi 16 millions de couleurs différentes.

Observons comment elles se combinent.

Les couleurs de l'écran

C'est l'écran qui génère la lumière, rouge (700 nm) verte (546,1 nm) bleue (425,8 nm), que votre oeil reçoit. Ces 3 couleurs, émises en même temps, s'additionnent.
Ensemble, elles donnent du blanc, éteintes l'écran reste noir. Deux à deux elles fournissent leurs complémentaires, ici cyan magenta et jaune qui s'opposent à la troisième.
Cyan complémentaire du rouge, magenta complémentaire du vert, jaune complémentaire du bleu.
Pourquoi ici ? Parce que, en synthèse additive, les complémentaires dépendent de l'intensité des primaires, voyons cela en diminuant leurs intensités :

Synthèse additive
dessin dessin dessin dessin
Rouge diminué de
50%
Bleu diminué de
50%
Vert diminué de
50%
Les 3 primaires
diminuées de 20%

Précisons que, outre l'intensité, les complémentaires dépendent du choix qui a été fait des primaires. Ceux d'entre vous qui sont au fait de ces notions sursautent et disent que cela revient au même. Ils ont raison, mais il faut bien avancer un pas après l'autre; surtout sans mathématique pour ne pas décourager les purs littéraires !

Faisons justement un grand pas : l'intensité dont nous venons de parler c'est la luminosité qui est graduée, toujours pour votre écran de 0 à 255 (contenu d'un octet), ainsi est défini le système RVB (rouge vert bleu), parfait pour le théoricien de l'informatique ... mais insuffisant pour rendre compte de ce que nous rapporte notre regard.

Notre vision des couleurs nécessite deux concepts associés et complémentaires : la luminance et la chrominance qui, elles, ne sont pas des données physiques mais des sensations.
La chrominance est l'état de pureté de la couleur selon son degré de saturation, très saturée c'est la couleur pure, moins saturée elle vire au gris.

dessin

La luminance est la sensation de clair ou de foncé qui provient de la quantité de lumière et de la sensibilité rétinienne, qui varie selon la couleur... !

dessin

Se définit ainsi le système TSL, teinte saturation luminance.

Les couleurs du peintre

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Synthèse soustractive

Contrairement à ce que nous venons de voir, les couleurs d'un tableau ne sont pas créées par le tableau lui-même; les pigments réfléchissent la lumière environnante après en avoir retenue une partie. Les couleurs que nous voyons dépendent donc de quatre facteurs : la couleur de la lumière qui éclaire le tableau, la couleur de la lumière que le pigment aura absorbée, la force de l'éclairement et la façon dont le pigment renvoie la lumière****.

C'est la synthèse soustractive. Les pigments sont des filtres, les photographes qui en utilisent comprennent très bien cette notion.

Précédemment nous créions du blanc avec 3 couleurs, maintenant il s'agit de créer du noir en mêlant 3 couleurs qui absorbent la totalité du spectre. Théoriquement possible comme vous le voyez ci-contre mais pratiquement irréalisable***** : il faudra au peintre, comme à l'imprimeur, pas moins de 5 couleurs de base, et mieux 7, pour pouvoir proposer la totalité du spectre coloré.

A condition d'être en lumière blanche, bien sûr !

Voyons cela dans différentes conditions d'éclairage avec des teintes plus ou moins saturées.

Synthèse soustractive
dessin dessin dessin dessin dessin
Luminosité
augmentée
Luminosité
diminuée
Saturation
maximale
Saturation
diminuée de 50%
Saturation
diminuée de 90%

Fort de ces explications, le peintre, seul maître à bord, a le choix de ses couleurs primaires, selon l'idée qu'il se fait de son oeuvre ou selon ses habitudes. Ajoutons qu'il peut très bien se passer de toutes ces connaissances, sauf peut-être Delaunay, Mondrian, Vasarely ou quelqu'autre "op-artiste".

Avant de fermer cette page sur les couleurs il est peut être bon de revenir sur les notions qui traditionnellement ont guidé les peintres tout au long de l'histoire de la peinture.

dessin
Cercle chromatique

Le constat que le mélange de deux couleurs en donne une troisième dite secondaire a dû être précoce et qu'en variant les proportions on obtenait une série de couleurs intermédiaires et apparentées. Puis que l'intervention d'une troisième augmentait les possibilités. Un choix judicieux de trois primaires est apparu. Apparue aussi la compréhension que les meilleures primaires étaient des couleurs qui ne peuvent être obtenues par un mélange, soit un rouge un jaune un bleu, au gré des habitudes, des ressources et du talent de l'artiste qui seul sait ce qu'il veut obtenir.
Les couleurs tertiaires résultent du mélange d'une couleur complémentaire et d'une des deux primaires dont elle n'est pas la complémentaire.

Dans le cercle ci-contre :
- les couleurs primaires sont reliées par le triangle bleu
- les couleurs complémentaires sont reliées par le triangle orangé et diamétralement opposées à leur primaire (flèche)
- les couleurs tertiaires sont reliées par l'hexagone, elles encadrent leur primaire
- les couleurs chaudes sont à droite, les froides à gauche.

Delacroix puis d'autres ont théorisé le système et l'on connaît désormais les effets picturaux du cercle chromatique :
- Le contraste naît du voisinage d'une primaire et de sa complémentaire.
- Une couleur chaude paraît d'autant plus chaude qu'elle voisine une couleur froide et vice versa.
- Les ombres se réalisent en rajoutant un peu, ou beaucoup, de couleur complémentaire à celle que l'on veut ombrer.

Retour à la technique

* Cette précision est nécessaire car nous ne savons rien des autres univers que Dieu dans sa prodigalité n'a pas manqué de créer. (Nous distinguons l'australopithèque de l'homme moderne par la propension de ce dernier à attribuer à Dieu l'origine de ce qu'il voit mais ne comprend pas encore. Notre horizon scientifique n'ayant cessé de reculer pour se situer, aujourd'hui, "au delà" du big-bang, c'est donc bien là qu'il convient de situer Dieu. Ceux qui nieraient cette proposition, qui convenons-en n'a rien à faire ici, retomberaient derechef dans un état de préhominidé affligeant, à moins qu'ils fassent déjà partie des homo informaticus numérisés qui sont peut-être notre destinée évolutive finale ?)

** Les bâtonnets sont très sensibles, ils peuvent réagir à un seul photon, mais limités à la zone violet-bleu-vert, ils ne réagissent pratiquement pas au rouge. Pour passer inaperçus la nuit habillez-vous en rouge !

*** Les cônes sont moins nombreux mais plus serrés, ce qui donne une vision plus précise.

**** La réflectance ne dépend pas que du pigment mais aussi des liants, médiums, charge, colle, sicatif, vernis, fixatif...c'est elle qui est travaillée dans la technique du glacis utilisée par les peintres, depuis l'antiquité, pour donner de la profondeur et du relief.

***** Vous avez noté que ce sont les couleurs des encres de votre imprimante qui dispose en outre d'une cartouche de noir, notez aussi que les plus performantes multiplient le nombre de cartouches-couleur.


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