Lumière et couleurs

PRÉSENTATION

Un rai de clarté dans un sous-bois, la féérie des couleurs d’un soleil couchant, les miroitements de l’eau, le camaïeu d’un arc-en-ciel, toutes ces fééries sont le jeu de la lumière.

De ces expériences sensibles, tout un chacun en garde des souvenirs émus. La perception que nous avons des montagnes, des prairies, des personnes, des objets, change sous les lumières du soleil.

Ainsi, de tout temps, les hommes se sont interrogés sur les multiples manifestations optiques qu’ils ont perçues.

L’objectif de cette petite monographie est de donner dans des registres divers des éléments d’information sur la lumière, les couleurs et les technologies de restitution des images.

Les domaines abordés ici sont forts divers et d’approches parfois austères dans leur formalisme. J’espère cependant que tout un chacun pourra y puiser des éléments d’information et de réflexion.

Nous nous intéresserons tout d’abord aux diverses représentations qu’ont eues les hommes, au cours de l’histoire, de la vision et la nature de la lumière.

Nous commencerons par les Grecs qui, les premiers, ont fait des tentatives rationnelles pour expliquer la vision, la réflexion sur les surfaces lisses, la réfraction dans l’eau, les arcs en ciel, les phénomènes de diffusion. Ces démarches ont été balbutiantes du siècle de Périclès (4^ème siècle av. J.-C.) jusqu’à l’époque romaine sous Marc Aurèle (2^ème siècle apr. J.-C.)

Préambule

Après la chute de l’Empire romain, la civilisation islamique, s’appuyant sur les textes grecs, a poursuivi l’étude de la lumière et de la vision entre le 8^ème et le 12^ème siècle apr. J.-C.

Ces études ont été reprises en Occident à la Renaissance et se sont poursuivies jusqu’au 20^ème siècle.

Après ces rappels historiques nous aborderons, au regard des connaissances actuelles, la nature physique de la lumière. Ainsi nous verrons, qu’à l’orée de 20ème siècle, les mesures sur la vitesse de la lumière et les études sur le rayonnement des corps noirs révolutionneront la physique.

Nous aborderons ensuite la physiologie de l’œil, organe nous permettant de percevoir notre environnement. Les connaissances que nous avons sur la nature de l’œil et les mesures faites dans les années 1930 nous permettrons de définir l’ensemble des couleurs perceptibles par l’homme.

Ce cadre ainsi défini, nous analyserons ce que sont les couleurs et décrirons quelques espaces
colorimétriques normalisés.

Enfin, nous aborderons quelques aspects technologiques servant à la capture et la restitution
d’images.

Document

Sommaire  ----> lien :  Sommaire du document

Chapitre 1 / Préambule  page 1----> Lien : Préambule

Chapitre 2 / Un peu d’histoire (pages 2 à 20) -----> Lien : Chapitre 2
Dans l’antiquité, les hommes ont été témoin de ces phénomènes, ils ont tenté de les expliquer,nous allons voir succinctement le long cheminement de la pensée scientifique depuis la civilisation grecque jusqu’à nos jours.
Afin d’appréhender les différentes perceptions qu’ont eues les premiers philosophes de l’antiquité grecque, nous allons brièvement décrire leurs perceptions des phénomènes lumineux en nous appuyant principalement sur des extraits de leurs écrits.

Chapitre 3 / Un peu de physique (pages de 21 à 30) ----> Lien : Chapitre 3
Dans ce chapitre nous rappelons ce qu'est une onde électromagnétique, et nous nous intéresserons au rayonnement des corps noirs.
Nous nous intéresserons ensuite aux diodes électroluminescentes et aux mesures de la vitesse de la lumière.

Chapitre 4 / La perception des couleurs (page 31 à 36) ----> Lien : Chapitre 4

Dans ce document, nous allons dans un premier temps décrire succinctement la nature physiologique de l’œil humain et de sa sensibilité aux couleurs, ensuite nous aborderons les deux principales méthodes de production des teintes, la synthèse additive et la synthèse soustractive.

Ces préalables étant faits nous aborderont dans le paragraphe suivant la colorimétrie.

Chapitre 5 / Colorimétrie (page 37 à 40) ----> Lien : Chapitre 5

La colorimétrie est une discipline aux confluences de la physique et de la physiologie de la vision, la perception que nous avons des couleurs dépend de l’œil, mais surtout du traitement qu’en fait notre cerveau.

Afin de quantifier l'ensemble des couleurs perçues par l’œil humain des expérimentation ont été faites ; celles-ci ont permis de construire des modèles mathématiques qu ont été normalisés par la la CIE (Commission Internationale de l’Éclairage)

Ainsi dans ce chapitre sont décrit les espaces colorimétiques les plus usuels (XYZ, RVB et Lab).

Chapitre 6 /  Les sources lumineuses (page 41 à 42) ----> Lien : Chapitre 6
Dans ce chapitre sont décrites les caractéristiques spectrales des principales sources lumineuses (soleil, lampe à vapeur de sodium, lampe à incandescence ...).

Chapitre 7 /  Systèmes de visualisation des couleurs (pages 43 à 44)
 ----> Lien : Chapitre 7
Ici, sont présentés les normes colorimétiques  sRGB, RGB, CMJN.

Chapitre 8 /  Capture et reproduction d’images (pages 45 à 51)
 ----> Lien : Chapitre 8

Pour la capture des images les pellicules argentiques ont été largement utilisé, aujourd’hui dans un environnement où l’électronique a une part importante, nos ordinateurs, nos téléphones portables, nos GPS, en témoignent.

L’électronique utilise les propriétés semi-conductrices du silicium qui est un matériau pour lequel des signaux électriques permettent de faire varier sa conductivité.

Nous allons ici nous intéresser aux dispositifs des capteurs et des écrans d’ordinateur ou de télévision.

Chapitre 9 / Conclusion générale page 52 ----> Lien : Conclusion


Lien d'accès à la totalité du document : ----> Lien Ensemble des chapitres

Nota : Dans un souci d'allégement du document, des précisions et détails ont été reporté dans les annexes.

Les annexes

  
Sommaire des annexes : ----> lien : Sommaire Annexes
  
Annexe A / Quelques rappels sur la lumière ----> lien :   Annexe A
 
Annexe B / Mesures de la vitesse de la lumière ----> Lien : Annexe B

Annexe C / Rayonnement des corps noirs ----> Lien : Annexe C

Annexe D / Espaces colorimétriques définis par la Commission ----> Lien : Annexe D

Annexes complètes :  ----> Lien : Ensemble des annexes