Synthèse additive et soustractive, filtres

Synthèse additive : on ajoute des lumières

Un écran, un vidéoprojecteur ou un projecteur de scène émettent de la lumière. Pour créer une couleur, on superpose des lumières. L'œil possède trois types de cônes, sensibles au rouge, au vert et au bleu : trois lumières suffisent à produire presque toutes les couleurs perçues.

Les mélanges deux à deux donnent les couleurs secondaires :

Absorption, diffusion, transmission

Quand la lumière arrive sur un objet, trois phénomènes peuvent se produire pour chaque radiation :

• absorption : l'énergie de la radiation est captée par la matière (elle disparaît de la lumière renvoyée) ;

• diffusion : la radiation est renvoyée dans toutes les directions (c'est ce qui permet de voir un objet opaque) ;

• transmission : la radiation traverse la matière (verre, filtre, eau).

Une pomme rouge en lumière blanche absorbe le vert et le bleu, et diffuse le rouge. Un objet blanc diffuse toutes les radiations, un objet noir les absorbe toutes.

Comme un objet ne peut diffuser que ce qu'il reçoit, sa couleur dépend de l'éclairage. La même pomme rouge, éclairée en lumière verte pure, n'a rien à diffuser : elle absorbe tout et paraît noire.

Synthèse soustractive et filtres

Un filtre coloré est transparent : il laisse passer certaines radiations et en absorbe d'autres. Une encre fait de même sur du papier blanc, qui diffuse tout ce qui n'a pas été absorbé. Ici, on retire des radiations à la lumière blanche : c'est la synthèse soustractive.

Quand on superpose des filtres, seules passent les radiations transmises par tous :

Pour une imprimante, on obtient donc : jaune + magenta = rouge (le bleu et le vert sont absorbés), jaune + cyan = vert, cyan + magenta = bleu, les trois encres = noir.

Cercle chromatique, spectres et courbes de transmission

Une espèce colorée absorbe une radiation de longueur d'onde donnée. La couleur perçue est la complémentaire de la couleur absorbée : elles sont diamétralement opposées sur le cercle chromatique.

En imprimerie, la tricromie superpose les encres cyan, magenta et jaune sur du papier blanc : le papier diffuse les radiations non absorbées par les encres, ce qui permet d'obtenir presque toutes les couleurs.

Domaines approximatifs du visible : violet 400-450 nm, bleu 450-495 nm, vert 495-570 nm, jaune 570-590 nm, orange 590-620 nm, rouge 620-750 nm.

Un filtre se décrit par sa courbe de transmission (pourcentage de lumière transmise selon λ). Si elle est élevée entre 490 et 570 nm, c'est un filtre vert. En lumière blanche, on transmet la part de l'énergie correspondant à ce domaine : avec des tiers égaux pour R, V, B, un filtre ne laissant passer que le vert, à 90 %, transmet environ $\frac{1}{3} \times 90\ \% = 30\ \%$ de l'énergie.

L'essentiel

Retour au début : un écran émet des lumières R, V, B qu'il additionne (synthèse additive, blanc = R + V + B) ; une imprimante retire des radiations à la lumière blanche réfléchie par le papier avec des encres C, M, J (synthèse soustractive, noir = les trois encres).

• Additive : R + V = jaune, V + B = cyan, R + B = magenta, R + V + B = blanc.

• Soustractive : cyan absorbe R, magenta absorbe V, jaune absorbe B.

• Un objet opaque a la couleur de la lumière qu'il diffuse, un objet transparent celle qu'il transmet ; sa couleur dépend de l'éclairage.

• La couleur perçue d'une espèce est la complémentaire de la couleur absorbée.

• Méthode : écrire R + V + B, barrer ce qui est absorbé, lire ce qui reste.