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La couleur : Synthèse additive et soustractive

Distinction entre le mélange de lumières colorées et le mélange de pigments. Détermination de la couleur apparente d'un objet en fonction de la source lumineuse et de l'absorption.

Duree estimee : 20 min

Introduction : Lumière vs Matière

Ton écran de téléphone et ton imprimante utilisent deux méthodes opposées pour créer des couleurs. L'écran part du noir et émet de la lumière colorée, tandis que l'imprimante part du papier blanc et le recouvre d'encres qui absorbent la lumière.

Schéma divisé en deux parties. À gauche, zoom sur un écran noir montrant des sous-pixels Rouge, Vert et Bleu allumés. À droite, zoom sur une feuille blanche montrant des points d'encre Cyan, Magenta et Jaune superposés.
Comparons le zoom sur un écran (pixels lumineux) et sur une impression (pigments).

C'est la différence entre la synthèse additive (superposition de lumières) et la synthèse soustractive (absorption par des filtres ou pigments).

La synthèse additive : mélanger des lumières

La synthèse additive consiste à superposer des faisceaux de lumières colorées. L'œil fait la somme des lumières reçues. Plus on ajoute de couleurs, plus le résultat est lumineux et clair, tendant vers le blanc.

Les 3 couleurs primaires de la synthèse additive sont le Rouge, le Vert et le Bleu (RVB).
Diagramme de Venn de trois cercles lumineux (Rouge, Vert, Bleu) sur fond noir. Intersection R+V=Jaune. Intersection R+B=Magenta. Intersection V+B=Cyan. Centre R+V+B=Blanc.
Voici les règles d'addition à connaître par cœur.
Sur un écran, pour faire du jaune, on allume le pixel rouge et le pixel vert. Pour faire du magenta, on allume le rouge et le bleu. Pour faire du cyan, on allume le vert et le bleu.
Ne confonds pas avec la peinture ! En lumière, ne donne pas du marron, mais un Jaune très lumineux.

La synthèse soustractive : filtrer la lumière

La synthèse soustractive concerne les objets qui absorbent une partie de la lumière incidente (filtres, encres). On part de la lumière blanche et on lui « soustrait » des couleurs. Le mélange tend vers le noir.

Les 3 couleurs primaires de la synthèse soustractive sont le Cyan, le Magenta et le Jaune (CMJ).
Un filtre absorbe sa couleur complémentaire et laisse passer les deux autres. Par exemple, le Cyan (qui est un mélange de Bleu et Vert) absorbe le Rouge.

Mélanger des filtres cumule les absorptions : un filtre Magenta absorbe le Vert, un filtre Jaune absorbe le Bleu. Si on superpose les deux, seul le Rouge passe.

Schéma : Lumière blanche (RVB) traverse un filtre Magenta. Le vert est bloqué, il reste R et B (Magenta). Ce flux traverse ensuite un filtre Jaune. Le bleu est bloqué. Il ne reste que le rayon Rouge à la sortie.
Visualise le trajet de la lumière à travers plusieurs filtres.

Couleurs complémentaires

Deux couleurs sont complémentaires si leur mélange en synthèse additive donne du blanc (lumière complète) ou si leur mélange en synthèse soustractive donne du noir (absorption totale).

Les couples complémentaires sont : , , .
Pour retrouver le complémentaire d'une couleur primaire additive (ex: Rouge), c'est la somme des deux autres ().

Couleur perçue d'un objet

La couleur d'un objet dépend de la lumière qui l'éclaire et de celle qu'il diffuse (renvoie). Un objet absorbe certaines couleurs et diffuse les autres vers notre œil.

Un t-shirt rouge contient des pigments qui diffusent le rouge et absorbent le vert et le bleu. Sous une lumière blanche (), il renvoie le rouge. On le voit rouge.
Attention : si tu éclaires ce t-shirt rouge avec une lumière cyan (), il absorbe tout (car il absorbe et ). Il ne diffuse rien. Il apparaîtra donc NOIR.
Schéma côte à côte. 1) Pomme sous lumière blanche : rayons rouges diffusés vers l'œil. 2) Pomme sous lumière Cyan : aucun rayon diffusé, la pomme apparaît noire.
Comparaison de la même pomme rouge sous deux éclairages différents.
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