Couleur primaire

Une couleur primaire ou élémentaire est une couleur dont le mélange avec ses homologues permet de reproduire une grande palette de couleurs — théoriquement l'ensemble des couleurs visibles. Pour la synthèse additive (lumière), les couleurs primaires sont le rouge, le vert et le bleu ; pour la synthèse soustractive (peinture & imprimerie), il s'agit du magenta, du cyan et du jaune.

Définition et historique

Synthèse additive : des rayons de lumières se superposent.

L'expression « couleurs primaires  » indique par sa composition les deux axes principaux de cette définition.

• La proximité qui existe entre « couleurs primaires » et la notion de couleurs ; c'est-à-dire la perception humaine de la lumière.
• Le caractère primitif des « couleurs primaires » doit être explicité.

La lumière est composée de photons et la couleur de ces derniers varie en fonction de leur longueur d'onde. Donc toutes les lumières visibles se représentent sur une échelle linéaire.

La synthèse soustractive : des pigments sont mélangés, la lumière absorbée.

Sur les premières œuvres d'art rupestre, on remarque la recherche des couleurs. Elles sont initialement créées avec des pigments uniques tel que l'ocre ou la suie. Mais les pigments sont mélangés pour créer d'autres couleurs. Certains mélanges de pigments permettent d'obtenir des couleurs bien plus variées que d'autres.

^{[réf. nécessaire]}, mais plutôt les nuances générales interprétées comme rouge et bleu dans la culture occidentale.

Plus tard, grâce aux commerces et ensuite à la chimie la variété des pigments disponibles s'accroît ; les connaissances se précisent ; il apparaît que les couleurs primaires pour la synthèse soustractive — celle réalisée en peinture — ne sont pas le rouge, le bleu et le vert mais précisément le magenta, le cyan et le jaune. Simultanément, principalement avec l'apparition des techniques de colorations des verres (ici au sens courant plutôt qu'au sens scientifique) et la popularisation de ceux-ci, c'est la synthèse additive qui devient observable par le plus grand nombre. Finalement, c'est la chimie organique et la biologie qui, associées, vont livrer les clefs du mystère.

Explication scientifique

Dans les yeux humains, essentiellement, deux types de capteurs, les bâtonnets permettant de capter l'intensité lumineuse et trois types de cônes, spécialisés dans les couleur. Ils absorbent les photons dans des bandes de longueur d'onde correspondant approximativement au bleu, au rouge et au vert et couvrant ensemble tout le spectre de ~400 à ~800 nm. Si de la lumière verte arrive dans l'œil, seuls les capteurs du vert sont activés et le cerveau voit du vert. Si de la lumière jaune arrive, les capteurs du vert et du rouge sont activés et le cerveau décode du jaune ; le cerveau percevrait la même couleur jaune si de la lumière verte et de la lumière rouge entraient dans l'œil en quantité adéquate pour produire la même stimulation des capteurs de rouge et de vert. Ces trois types de cônes expliquent donc la tridimensionnalité de la décomposition chromatique que les humains utilisent.

Le mécanisme décrit ci-avant pour la synthèse et la perception des couleurs par l'œil humain correspond à la synthèse additive : c'est-à-dire au mélange de rayons lumineux arrivant dans l'œil. La synthèse soustractive est le processus inverse. Un objet perçu comme jaune est un objet qui, éclairé avec de la lumière blanche, absorbe tout le bleu et diffuse (« renvoie ») la lumière perçue par les cellules de l'œil humain sensibles au vert et au rouge.

La tridimensionnalité de la perception humaine des couleurs s'illustre encore par le fait qu'il soit possible de représenter efficacement l'ensemble des couleurs que nous pouvons percevoir sur d'autres bases telles que celle composée des paramètres teinte, saturation et valeur.

En pratique

Nous expérimentons tous les jours la réalité et l'efficacité pratique de cette notion. C'est sur ce principe que sont basés les pellicules des appareils photographiques argentiques, les capteurs des appareils photographiques numériques, les écrans de visualisation couleur, les procédés d'impression quadrichromie, les formats d'image tels le PNG, etc. Parmi les applications les plus notables, citons :

• La diapositive, l'ektachrome, la pellicule de cinéma
• Le tube cathodique en télévision et ses dérivés : l'écran LCD couleur, l'écran à plasma, le vidéoprojecteur
• l'imprimerie
• la peinture
• Le papier photographique couleur

Couleurs primaires adoptées par la CIE

En 1931, la commission internationale de l'éclairage (CIE) a choisi trois couleurs primaires monochromatiques, en adoptant les longueurs d'onde suivantes^[1] :

• rouge : chiffre rond de 700 nm,
• vert : 546,1 nm (correspondant à une raie spectrale du mercure),
• bleu : 435,8 nm (autre raie du mercure).

Limites

Au cours du XX^e siècle notamment, les études de plus en plus poussées sur la lumière et sa perception par l'œil humain ont permis de mieux cerner les limites de la notion de couleurs primaires. Il faut néanmoins souligner que les trois exemples de nuances, donnés dans ce paragraphe, à la notion de couleurs primaires, ne sont bien que des raffinements d'un concept extrêmement efficace.

L'une de ces limites, et certainement la plus facile à appréhender, est liée à l'intensité lumineuse. L'efficacité des cônes qui assurent la vision colorée pour l'oeil humain est plus faible que celle des bâtonnets. Ces derniers ont un spectre de sensibilité plus large et quasiment uniforme d'un bâtonnet à l'autre. Lorsque la stimulation lumineuse est faible, le rôle des bâtonnets devient prédominant dans la vision et la perception des couleurs en est amoindrie.

Par ailleurs nous ne sommes pas tous égaux devant la perception des couleurs. Des standards internationaux de couleurs primaires ont été initialement établis en 1931 par la commission internationale de l'éclairage (CIE) à partir d'études statistiques sur quelques sujets ethniquement semblables. Il existe cependant une grande variance des phénotypes en la matière. Par exemple certains individus posséderaient quatre types de cônes (cf. article cônes), alors que d'autres souffrent de daltonisme ou d'achromatopsie (absence totale de vision des couleurs).

En outre, le capteur (l'œil), n'est pas totalement déterminant dans la perception des couleurs. La transmission et surtout l'interprétation du signal est essentielle. Ainsi, en fonction de l'éducation et de l'environnement certaines populations sont amenées à distinguer des nuances de couleurs indiscernables pour d'autres. Des études ethnologiques chez certaines populations d'indiens d'Amérique du sud ont par exemple mis en évidence l'abondance des nuances de verts qu'ils peuvent distinguer. Il est probable que les approximations techniques et ethniques qui président au choix des couleurs primaires soient beaucoup moins valables pour de tels groupes ethniques et que de nombreuses nuances des couleurs, connues par ces derniers, soient difficilement représentées par les standards de la CIE.

Note sur la télévision

À la télévision les couleurs ne sont pas présentées successivement (une image rouge puis une image verte puis une image bleue) ; le faible nombre d'images par seconde (25 en PAL ou SECAM comme en France, 29.97 en NTSC comme au Québec) ne permettrait pas la fusion des couleurs primaires par persistance rétinienne et provoquerait de surcroît des franges colorées sur les objets en mouvement. Les couleurs sont donc présentées simultanément.

Ce système de présentation successive des primaires est toutefois utilisé dans les projecteurs video n'utilisant qu'un seul modulateur (matrice DLP) plus une roue rotative de filtres RVB. Chaque succession de primaires est alors projetée plusieurs fois pour chaque image, la cadence passant à 144 flashes par seconde pour faciliter la fusion. Cette cadence semble toutefois insuffisante pour certains spectateurs qui perçoivent des franges colorées sur certaines images. Par ailleurs les flashes sont d'autant plus perceptibles que l'image est lumineuse, jusqu'à une fréquence limite proche de celle des vidéoprojecteurs.

Acception sémantique

Dès lors, on comprend parfaitement l'anthropocentrisme, voire l'ethnocentrisme, de la notion de couleurs primaires — un animal ayant des cellules différentes au fond des yeux perçoit les couleurs différemment de nous. Dans ce contexte, en se souvenant d'une part des limites de la notion de couleurs primaires, et d'autres part que par « couleur primaire », on entend couleur faisant partie d'un ensemble qui, par combinaison, permettent de générer l'ensemble des couleurs perceptible par l'œil humain, il apparaît raisonnable de définir deux ensembles de couleurs primaires. Les unes utilisées pour générer des couleurs par émission de lumière et les autres pour les générer par absorption.

Dans des contextes particuliers, il est parfaitement envisageable de définir une autre acception du terme « couleur primaire ». Par exemple en peinture, si un artiste décide de faire un tableau à partir de pigments cyan, jaune et rouge, on pourrait dire que ces trois couleurs sont les couleurs primaires de son œuvre. Ou encore dans un contexte médical, on pourrait concevoir qu'un médecin s'attache à définir les couleurs primaires perçues par son patient daltonien. Un naturaliste pourrait également entreprendre l'étude de l'œil de tel ou tel animal et dans ce contexte définir d'autres couleurs primaires que celles attachés à l'œil humain « moyen »^[2].

Articles connexes

• couleur
• œil humain
• optique
• colorimétrie
• couleur secondaire
• couleur tertiaire

Notes

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