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Dossiers: Dossier: CHAPITRE 7 - De la lumière blanche à la géométrie des couleurs COMMANDER Magazine Sono N° 413
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Source: Magazine Sono numéro 413 Page 60 - septembre 2015 ::: Photos: Olivier Balagna - Texte: Olivier Balagna -  :::
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Dossier: CHAPITRE 7 - De la lumière blanche à la géométrie des couleurs
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Photos: Olivier Balagna - Texte: Olivier Balagna -

La colorimétrie, à l'instar de la photométrie, s'est longtemps basée sur l'appréciation subjective d'un observateur pour identifi er chaque couleur et déterminer sa dominante chromatique. Mais au cours du Xxe siècle, la Commission Internationale de l'Éclairage a mis au point un système colorimétrique remarquable permettant d'évaluer de façon objective la perception humaine de la couleur, indépendamment de tout observateur. Cette construction complexe - à la fois mathématique et géométrique - est une ouvre visionnaire réalisée par des physiciens qui étaient loin d'imaginer alors que, quelques décennies plus tard, la puissance de l'informatique et la numérisation des données allaient exploiter un tel système de façon optimale.

:::LES VALEURS TRISTIMULUS
Newton l'avait constaté avec surprise et émerveillement: la lumière blanche est en fait «un agrégat désordonné de rayons de toutes sortes de couleurs». Pour dire les choses autrement, l'addition de rayonnements de longueurs d'onde di érentes produit sur notre système de perception visuelle une sensation de blanc. C'est vrai pour le rayonnement solaire qui est constitué d'un grand nombre de radiations monochromatiques régulièrement réparties dans le spectre. Mais c'est également vérifi é avec un rayonnement constitué d'un très petit nombre de radiations monochromatiques ou avec un spectre continu dont on a supprimé certaines radiations. C'est donc notre cerveau qui crée le blanc à partir des informations reçues par les récepteurs photosensibles de l'oeil.

Depuis les expériences menées à la fi n du XVIIe siècle par Isaac Newton puis par certains de ses illustres successeurs, nous savons que, contre toute apparence, la lumière blanche est en fait composée d'un ensemble plus ou moins continu de rayonnements monochromatiques situés dans une échelle que l'on nomme spectre «visible» et dont les longueurs d'ondes se répartissent entre 380 et 780 nanomètres (nm) environ. Nous avons vu dans le précédent chapitre qu'en utilisant les propriétés d'un matériau réfringent ou bien celles d'une surface di ringente, la spectrographie permet de séparer physiquement ces rayonnements afin de les identifier et de quantifier leur intensité. Le profil spectrographique permet ainsi d'analyser la distribution chromatique et énergétique d'une lumière blanche. Elle permet aussi de s'apercevoir que des structures spectrales très di érentes produisent néanmoins des lumières blanches qui nous paraissent d'aspect similaires. Mais, à l'inverse, une légère variation dans la dominante chromatique su t à produire des lumières blanches d'aspects très di érents à partir de sources dont les distributions spectrales sont pourtant très proches. Il y a donc blanc et blanc. Certaines lumières blanches possèdent une dominante dans le bleu, tandis que d'autres «tirent» vers le vert-jaune ou bien les jaunes-orangés. Dès le XIXe siècle, on a pu constater qu'il y avait un lien direct entre la dominante chromatique d'une lumière blanche et la température d'émission de la source lumineuse. Plus la température s'élevait, plus la dominante se déplaçait vers les courtes longueurs d'onde. On a donc pris l'habitude de quantifi er cette variation chromatique par un équivalent thermique appelé «température de couleur» et mesuré en kelvin. Mais il s'agissait d'un temps - bientôt révolu - où l'essentiel de la lumière artifi cielle était produit par des sources à incandescence. Avec l'apparition de nouvelles sources lumineuses, dites «lumières froides», il n'existe plus aucun lien direct entre l'échau ement souvent très faible de la lampe et les particularités chromatiques de la lumière émise. Partant du principe que, fi nalement, c'est l'oeil humain qui crée la lumière blanche en synthétisant les rayonnements polychromatiques, on s'est donc, dans un premier temps, borné à comparer visuellement ce type de lumières à celle produite par une source thermique et à estimer, sur la base d'une simple observation, sa valeur équivalente en termes de température de couleur. Une telle méthode, fondée sur le jugement d'un observateur, n'est cependant guère satisfaisante. En e et, à la demande des industriels, la Commission Internationale de l'Éclairage travaille depuis le début du XXe siècle à la mise en place de méthodes d'évaluations qui permettent de se libérer de toute appréciation subjective et d'objectiver dans des systèmes à valeur universelle la perception humaine de la lumière. C'est ainsi que, grâce à la CIE, la photométrie s'est dotée en 1924 des outils théoriques et pratiques indispensables permettant de quantifi er l'énergie lumineuse perceptible par l'homme, indépendamment de tout observateur. Il devenait alors nécessaire de réaliser la même chose pour objectiver la mesure de la couleur, c'est-à-dire la dimension chromatique des rayonnements lumineux, tels que l'oeil les perçoit. C'est ainsi que la CIE va développer, dès le début des années 1930, un nouveau système théorico-pratique qui sera baptisé «espace de chromaticité». Les applications concrètes d'un tel système vont concerner aussi bien le monde de l'éclairage, de la photographie et du cinéma que celui de l'imprimerie ou du textile et, plus tard, ceux de la vidéo et de l'informatique - pour n'en citer que quelques-uns. Dans tous les cas, l'enjeu de ce dispositif concerne l'évaluation de la composante chromatique des rayonnements lumineux directement émis par une source primaire ou bien réémis par la surface des objets. Pour comprendre les chemins empruntés par la CIE, il nous faut revenir un peu en arrière.


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