Réponses aux questions du formulaire et discussions, partie 1

Si vous ne voyez pas bien les images, vous pouvez zoomer en cliquant dessus…

–          On possède des lames de verre coloré transparentes d’apparence BLEUE. On prend une de ces lames avec laquelle on filtre la lumière d’une lampe blanche (cas A). On prend 10 de ces lames avec lesquelles on filtre la lumière de cette même lampe blanche (cas B).

Si dans le cas A la lumière filtrée est de teinte BLEUE, pouvez-vous dire avec certitude que ce sera encore le cas dans le cas B ?

OUI       NON

La réponse était NON. Ci-dessous, un exemple illustrant ce qui se passe quand on ajout des filtres les uns-sur les autres (attention : ici les calculs sont faits dans le système sRVB et ne sont par conséquent que de grossières approximations…)

On verra plus tard comment on peut améliorer ces calculs.

filtres

–          Pensez-vous que quel que soit la teinte d’une lumière colorée, l’œil humain y est également sensible ? Autrement dit, pensez-vous que vous verrez une scène aussi bien sous une lumière BLEUE que sous une lumière VERTE de même puissance ?

OUI       NON

Tout le monde a répondu NON, ce qui était la réponse correcte.

Prenons comme exemples les couleurs “de base” produites par les lumières colorées issues d’un écran d’ordinateur.

Rien ne nous permet de dire a priori à laquelle de ces lumières colorées nous sommes le plus sensible si nous ne savons pas combien de lumière est effectivement émise vers notre œil.

Ce document nous donnera déjà une idée de la réponse :

SPD computer's screen

Sur ce document il y a 4 courbes, qui correspondent (1) au spectre de la lumière “blanche” de l’écran (c’est-à-dire que RVB sont tous les 3 allumés à fond).

(2) au ROUGE seul, (3) au VERT seul, (4) au BLEU seul, tous à pleine puissance.

Vous remarquerez que les échelles à gauche de chaque courbe ne sont pas les mêmes : de 0 à 1 pour le ROUGE, de 0 à +- 0,4 pour le VERT, de 0 à +-0,6 pour le BLEU.

En fait, les puissances respectives sont les suivantes :

ROUGE : +- 27%       VERT = +-36%       BLEU = +-37%

C’est-à-dire que si l’on projetait ces lumières sur un thermomètre noirci, la lumière BLEUE (car elle est ici en quantité plus importante…) produirait plus de chaleur que la lumière VERTE, et la lumière ROUGE, car elle est ici en moindre quantité, en produirait moins que les deux autres.

Il y a “plus” de lumière BLEUE, à peu près autant de lumière VERTE et un peu moins de lumière ROUGE qui s’échappent de l’écran lorsque celui-ci affiche de BLANC.

*

On peut classer ces lumières colorées par “efficacité lumineuse”, on arrive alors à un résultat tout à fait différent, exprimé par la séquence ci-dessus :

NOIR (+-0%), BLEU (+-7%), ROUGE (+-21%), MAGENTA (+-28%), VERT (+-72%), CYAN(+-79%),    JAUNE (+-93%), BLANC (100%)

luminances

On voit que le VERT, qui contribue pour 36% à la puissance de la lumière blanche de l’écran, produit à lui seul 72% de l’efficacité lumineuse de cette lumière blanche.

>>> Qu’est-ce que ça veut dire ?

Eh bien tout simplement que si vous aviez un spot de ces mêmes VERT et BLEU, il faudrait beaucoup plus de lumière BLEUE pour éclairer “aussi bien” qu’avec la lumière VERTE.

C’est la signification du terme d’ “efficacité lumineuse”.

lumi2

La courbe ci-dessus représente l’ efficacité lumineuse de lumières colorées en fonction de la longueur d’onde de cette lumière. Le “pic” de cette courbe se trouve à 555 nm, c’est une lumière de teinte VERT-JAUNE, c’est la lumière à laquelle l’œil humain est le plus sensible dans des conditions d’observation “normales”, avec suffisamment de lumière (pas dans la pénombre…).

La lumière BLEUE, bien que très “colorée” est peu efficace : elle va beaucoup “teinter” ce qu’elle éclaire, mais ne produira pas beaucoup de contrastes de luminosité, à moins qu’elle soit très puissante.

Un laser VERT va produire beaucoup d’éclairement, comparé à un laser BLEU de même puissance, on verra beaucoup mieux les formes et les surfaces avec le laser VERT :

blue-laser

green laser

*

–          Un exemple de mélange additif de couleurs :

Si deux spots directionnels A et B projettent leur lumière sur un écran BLANC, le spot A projetant une lumière VERTE et le spot B projetant une lumière ROUGE, quelles couleurs peuvent apparaitre sur l’écran ?

ORANGE             VIOLET                 BLANC                  JAUNE                  BLEU                     ROSE

Ma question était ambigüe, j’aurais dû ajouter les prémisses suivantes :

– nous sommes dans une salle obscure, il n’y a d’autre source de lumière que les spots cités plus haut.

– L’intensité de ces spots peut varier.

Les bonnes réponses étaient ORANGE et JAUNE, mais on peut aussi penser au BLANC, qui est possible sous certaines conditions
On peut aussi discuter du BLEU, rare mais pas tout à fait impossible, un “cas-limite” !En fait, tout dépend de quelles lumière “ROUGES” et “VERTES” l’on parle.Le cas classique est celui d’un écran d’ordinateur ou les primaires R et V permettent de synthétiser la couleur JAUNE et tous les ORANGES imaginables sur l’écran.Mais bleuissons légèrement le VERT et rendons le ROUGE un poil MAGENTA : du BLANC, voire un BLEU léger vont apparaître.

additions

*

On peut encore discuter d’un autre cas où la perception de lumières colorées va nous donner une impression différente, regardez cette figure :

RGB classic memo

Noir exclu, combien y-a-t’il de couleurs ?

La réponse la plus “classique” serait de dire qu’il y en a 7. Pourtant, il est possible de voir autrement : si vous imaginez que les 3 cercles R, V, B sont des “bulles transparentes” vues en perspective (on ne sait pas laquelle est devant l’autre, mais on voit bien qu’elles sont délimitées par leur contour circulaire), vous pourrez voir distinctement la couleur de chaque bulle “par elle même” vous verrez au bout d’un temps du “vert” dans le CYAN, dans le JAUNE et dans le BLANC.

Par conséquent il n’y aura dans cette image ni CYAN, ni JAUNE, ni MAGENTA, ni BLANC, il y aura seulement 3 couleurs…

*

–          Un exemple de mélange soustractif de couleurs :

On mélange ensemble deux peintures liquides dont l’une est BLEU-CYAN et l’autre JAUNE CITRON, on obtient ainsi une large gamme de VERTS

Peut-on ainsi obtenir un VERT qui soit plus clair que le JAUNE ?

OUI       NON

>> par définition, un mélange soustractif de couleurs se produit par soustraction.

Dans le cas qui nous occupe :

– la peinture CYAN va absorber la lumière ROUGE

– la peinture JAUNE va absorber la lumière BLEUE

– le mélange des deux va absorber le ROUGE et le BLEU

De toutes les couleurs possibles par mélanges de JAUNE et de CYAN, aucune ne sera plus claire que le JAUNE, car toutes absorberont davantage de lumière.

*

–          Si je projette une lumière ROUGE sur une surface de couleur BLEU-VERT, pensez-vous que la luminosité de cette surface va beaucoup changer ?

OUI       NON

–          Et si la surface était ROUGE ?                                    –       Et si cette surface était   BLANCHE ?

OUI       NON                                                                                    OUI        NON

>>> ma question était assez mal posée, reformulation :

Nous sommes dans une pièce obscure dont les murs sont peints en BLEU-VERT, j’allume une ampoule qui produit une lumière ROUGE, la luminosité des murs va-t-elle significativement changer ? Et si les murs étaient peints en ROUGE ? et en BLANC ?

à retenir : si éclairé avec de la lumière solaire blanche un objet est ROUGE, c’est qu’il absorbe de la lumière BLEU-VERTE

si un objet éclairé avec de la lumière solaire blanche est BLEU-VERT, c’est qu’il absorbe de la lumière ROUGE

si j’éclaire l’objet BLEU-VERT ci-dessus avec de la lumière ROUGE, il va l’absorber, donc il semblera peu lumineux, voire tout noir.

absorbance

*

–          Je dessine au feutre JAUNE un motif sur un papier BLANC, j’éclaire ce papier en lumière rouge, que vois-je ?

LE MOTIF EST INVISIBLE OU PRESQUE     LE MOTIF CHANGE DE COULEUR MAIS RESTE VISIBLE

–          J’éclaire maintenant ce papier avec une lumière BLEUE :

LE MOTIF EST INVISIBLE OU PRESQUE     LE MOTIF CHANGE DE COULEUR MAIS RESTE VISIBLE

illustration ci-dessous :

Le papier BLANC et le feutre JAUNE réémettent tous deux la lumière ROUGE, ils sont difficiles à différencier. Le papier BLANC réémet la lumière BLEUE et le feutre JAUNE l’absorbe : le jaune apparaît GRIS ou NOIR.

absorbance II

*

–          Je vous donne des bandelettes de papier de couleurs JAUNE et BLEU-VIOLET (un bleu proche du bleu pur des écrans d’ordinateur), est-il possible de trouver une combinaison de ces deux couleurs qui, vue de loin, ait une apparence grise ?

OUI, C’EST POSSIBLE                     NON, C’EST IMPOSSIBLE

On appelle ça un mélange “optique” ou “partitif”, exemple, regardez de loin le motif ci-dessous :

YB

*

–          Sur un écran d’ordinateur ou une télévision, les trois couleurs primaires sont le ROUGE,               le VERT et le BLEU (en fait ROUGE ORANGÉ, VERT « POMME » et BLEU-VIOLET).

L’affichage de la couleur BLANC sur un écran se fait par addition de ces couleurs primaires.

Peut-on imaginer un BLANC qui résulte de l’addition de deux couleurs seulement ?

OUI       NON

Une fois de plus ma question est ambigüe, la voici reformulée:

Sur un écran d’ordinateur – un genre de vitrail électronique comprenant une source lumineuse et une vitre paramétrable divisée en petites zones de 3 couleurs différentes – , la couleur BLANCHE est produite par l’allumage simultané des zones ROUGE, VERT et BLEU. La sensation de BLANC y est donc produite par la coexistence dans un espace restreint (les 3 parties RVB de chaque pixel, sont très petites, on ne les voit pas) de 3 lumières colorées.

Pixel_geometry_01_Pengo

La question serait plutôt : peut-on imaginer la situation suivante ?

On aurait un écran assez bizarre, qui pour chaque pixel n’a que deux couleurs. Ces couleurs peuvent être n’importe lesquelles (elles n’ont pas à être RVB, elles peuvent être n’importe quoi d’autre…) Peut-on imaginer que sur un tel écran à 2 primaires, on puisse afficher du BLANC ?

En d’autres termes, serait-il possible de faire la synthèse du BLANC à partir de deux lumières colorées seulement, et pas trois ?

La réponse est OUI, il suffit pour cela que ces lumières soient “complémentaires”, un concept que l’on explorera en détail plus tard.

Il y a une infinité de couples de lumières colorées qui peuvent générer de la lumière blanche !

–          Une couleur dite « complémentaire » est une couleur qui, ajoutée à sa complémentaire, donnerait du BLANC. Quelles couleurs sont complémentaires ?

BLEU-VIOLET                    *                                            *             VERT-BEUÂTRE

ROUGE                              *                                            *             BLANC

VERT POMME                   *                                            *             GRIS FONCÉ

NOIR                                  *                                            *             JAUNE CLAIR (CITRON)

ROSE « papier cul »         *                                            *             VIOLET ROUGEÂTRE INTENSE

GRIS CLAIR                        *                                            *             VERT EMERAUDE FONCÉ

réponses :

compl

Bon… encore une fois je n’ai pas très bien formulé ma question, voilà ce que j’aurais dû écrire :

Une couleur dite « complémentaire » est une couleur dont la lumière, si je pouvais l’extraire et la projeter sur un écran, puis la superposer à la lumière de sa complémentaire, donnerait de la lumière BLANCHE.

(bon… si ce n’est pas encore très clair, je reviendrai là-dessus quand on reverra les relations entre les lumières colorées et leur “spectre” électromagnétique.)

*

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