Le monde des couleurs à l’ère du numérique : des pigments aux bits

Dans le noir, il n’y a pas de couleurs. La couleur est une sensation perceptuelle qui se produit lorsqu’un objet est éclairé par une source de lumière naturelle ou artificielle. En substance, la couleur est un phénomène physique lié à la lumière et à ses différentes longueurs d’onde. La lumière est une onde électromagnétique, une énergie qui se propage dans l’espace, caractérisée par divers paramètres, parmi lesquels : la fréquence, le nombre de cycles effectués en une seconde (mesurée en Hertz, Hz) et la longueur d’onde (mesurée en nanomètres – nm – un sous-multiple de le mètre, correspondant à un milliardième de mètre) qui représente la distance parcourue par l’onde dans le sens de propagation, mesurable entre deux points égaux, par exemple les deux sommets de deux cycles successifs.

La couleur : un cadeau du soleil

La couleur et sa perception proviennent de notre étoile, le Soleil. Comme toutes les étoiles de l’univers, le Soleil émet d’énormes quantités de rayonnement sous forme de lumière et de chaleur. Les premières études faisant autorité sur la nature de la lumière remontent au XVIIe siècle, lorsque le grand physicien et mathématicien anglais Isaac Newton a mené ses expériences pionnières.

Newton et la décomposition de la lumière

A la fin du XVIIe siècle, Isaac Newton a révolutionné notre compréhension des couleurs. Son expérience clé consistait à faire passer un rayon de soleil à travers un trou pratiqué dans la porte d’une pièce sombre. Le rayon a heurté un prisme de verre et Newton a observé deux phénomènes fondamentaux : réfraction et le dispersion chromatique ou de la lumière.

Réfraction et dispersion : les phénomènes sous-jacents aux couleurs

Le réfraction c’est le phénomène par lequel un rayon lumineux change de direction lorsqu’il passe d’un milieu à un autre (air, eau), comme lorsqu’une paille apparaît cassée si elle est immergée dans un verre d’eau. Là dispersion chromatiqueen revanche, est le phénomène par lequel la lumière blanche (un mélange de rayonnements de différentes longueurs d’onde) se décompose en ses couleurs composantes (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet) lorsqu’elle traverse un prisme. Cela se produit parce que chaque couleur a une longueur d’onde différente et est donc déviée différemment par le prisme.

Connaissez-vous un arc-en-ciel ? Ici, il ne s’agit que de la manifestation naturelle de la dispersion de la lumière solaire à travers des gouttes de pluie, suspendues dans l’air, qui agissent comme de nombreux petits prismes. Newton a également découvert que ces couleurs ne peuvent pas être divisées davantage, mais peuvent être recombinées pour obtenir à nouveau de la lumière blanche.

Spectre visuel et objets colorés

Au XIXe siècle, le scientifique James Clerk Maxwell a compris que la lumière est un rayonnement électromagnétique. Les ondes électromagnétiques, constituées de la combinaison d’un champ électrique et d’un champ magnétique oscillant dans deux plans mutuellement perpendiculaires, comprennent différents types de rayonnement, depuis les rayons gamma, aux rayons X, en passant par l’ultraviolet, la lumière visible, l’infrarouge, jusqu’à micro-ondes et ondes radio. Ces ondes se caractérisent par leur longueur, qui va du plus court des rayons gamma à la plus longue des ondes radio.

La lumière visible, perceptible par l’œil humain, ne représente qu’une petite partie de l’ensemble du spectre électromagnétique, avec des longueurs d’onde comprises approximativement entre 380 et 750 nanomètres (nm). Seules ces fréquences sont capables d’exciter les cellules rétiniennes présentes dans nos yeux. Dans cette gamme étroite se trouvent les couleurs que nous percevons : du violet (avec la longueur d’onde la plus courte) au rouge (avec la longueur d’onde la plus longue), en passant par toutes les nuances intermédiaires.

Lumière et couleurs

Maintenant, sachant que la lumière blanche est un arc-en-ciel caché, dans lequel chaque couleur a une longueur d’onde différente, vous pourriez vous demander : quel est le processus qui nous fait distinguer différentes couleurs ? Lorsque la lumière blanche atteint la surface d’un objet, une partie de celle-ci est réfléchie. Selon la composition moléculaire de la surface de l’objet, certaines longueurs d’onde sont absorbées tandis que d’autres sont réfléchies.

Ce sont précisément ces ondes réfléchies que notre œil perçoit comme des couleurs. Les responsables de cette interaction entre les longueurs d’onde de la lumière et les surfaces qui les réfléchissent sont certains types de molécules, c’est-à-dire chromophores.

Synthèse soustractive et synthèse additive

Ce processus peut être imaginé de cette manière : pensons à un tissu de couleur verte, lorsqu’il est frappé par la lumière blanche, la longueur d’onde qui correspond à la couleur verte est réfléchie, tandis que toutes les autres longueurs d’onde sont absorbées par les pigments présents dans le tissu. . Ce phénomène de réflexion et d’absorption sélectives des ondes est appelé synthèse soustractive. Des exemples courants d’objets qui nous renvoient des couleurs par synthèse soustractive sont les feuilles vertes, les encres et les colorants. Cependant, il existe un autre phénomène, opposé à la synthèse soustractive, appelé synthèse additive.

En synthèse additive, différentes longueurs d’onde de lumière s’additionnent pour créer la perception d’une couleur. Par exemple, en projetant une lumière verte sur un tissu blanc, la lumière verte est réfléchie par le tissu sans aucune altération. En d’autres termes, aucune longueur d’onde n’est absorbée. Ce principe (synthèse additive) sous-tend le fonctionnement de technologies telles que les écrans d’ordinateur et de télévision, qui utilisent une combinaison de lumière rouge, verte et bleue pour créer une large gamme de couleurs.

Modèle RVB et couleurs numériques

En regardant votre appareil, vous êtes-vous déjà demandé comment ces appareils numériques reproduisent une si vaste gamme de couleurs et de nuances ? Dans les systèmes numériques, le gamme, c’est-à-dire que la gamme de couleurs est différente de celle utilisée, par exemple, par la palette d’un peintre, dans l’impression ou dans la production d’images. Dans les systèmes numériques, le nombre de couleurs possible est supérieur à 15 millions, selon la profondeur de couleur utilisée. Par exemple, les systèmes utilisant 24 bits par couleur (8 bits par canal RVB) peuvent représenter jusqu’à 16,7 millions de couleurs différentes.

Dans les appareils tels que les smartphones, les ordinateurs portables, les PC ou les appareils photo, le système RVB est utilisé pour la formation des couleurs. Dans ce système, la formation de la couleur se produit à travers le mélange d’additifs de différentes longueurs d’onde. Chaque fois que vous souhaitez obtenir une couleur en utilisant la lumière, au lieu de mélanger des pigments, vous mélangez les lumières elles-mêmes. Dans le système RVBles couleurs primaires utilisées sont le rouge (rouge), le vert (vert) et le bleu (bleu).

Mélangés tous ensemble, avec une intensité maximale, ils renvoient une lumière blanche. Pensez à la dernière fois que vous avez pris une photo avec votre téléphone ou diffusé un film en streaming. Les couleurs vives et réalistes que vous avez vues sont le résultat direct du modèle RVB à l’œuvre. Chaque pixel de l’écran est constitué de minuscules lumières rouges, vertes et bleues qui se combinent pour créer la gamme complète de couleurs que nous percevons.

Connaître le modèle RVB est essentiel pour quiconque travaille dans le domaine du graphisme numérique, de la photographie ou de la production vidéo, car il représente la base sur laquelle repose la représentation des couleurs dans les appareils modernes.