Couleurs

Nous avons pris du retard sur les billets de ce blog mais nous avons continué à faire des observations intéressantes. Nous avons maintenant plusieurs billets au four pour les semaines à venir. Reste à les rédiger... Ce n'est pas facile de garder le rythme !

Cette fois, nous nous sommes intéressé aux couleurs affichées sur les écrans ou imprimées sur du papier.

Couleurs sur écran d'ordinateur ou de télévision
Observons au microscope l'écran d'un téléphone portable :

Zut! nous n'arrivons pas à abaisser suffisamment la platine (la surface qui soutient l'objet à observer) pour faire la mise au point, alors nous devons bricoler un peu, ce qui est aussi une activité agréable : démontage de la platine puis remplacement par une tablette en bois montée un peu plus bas :

Voilà :

A présent nous observons avec l'objectif x4 puis x10 l'écran du téléphone portable affichant du blanc et nous voyons ceci (sur ces photos, les couleurs ne sont pas très bien rendues) :

Des lignes de rectangles rouges, bleus et verts, qui font du blanc !
Si nous affichons du jaune sur l'écran, nous voyons alors :

On retrouve les rectangles verts et rouges mais plus les bleus qui se sont éteints.
Du rouge et du vert donnent donc du jaune !
Et toutes les couleurs que peut afficher l'écran comme sur cette photo, sont faites d'un mélange de rouge, de vert et de bleu :

Un "point" de l'écran est composé de trois petits rectangles rouge, vert et bleu qui forment un carré: 

On l'appelle "pixel". Sur cet écran le pixel mesure environ 0,1 mm de côté. C'est assez petit. Sur un carré de 1 mm de côté (environ ce qu'on observe sur la photo avec l'objetif x4), il en rentre 100 ! On ne peut pas les voir à l'œil nu et c'est pour cela que les couleurs rouge, verte et bleue, en se confondant, donnent la sensation à notre vision de toutes les autres couleurs, selon la luminosité du rouge, du vert, et du bleu dans le pixel. Ce sont les trois couleurs primaires utilisées pour afficher les couleurs sur un écran.

Avec une loupe on peut voir les pixels sur les écrans d'ordinateur ou sur un téléviseur où ils sont plus gros. On peut aussi déposer sur l'écran une petite goutte d'eau qui fera office de loupe élémentaire mais suffisante pour apercevoir les composantes rouge, verte et bleue des pixels :

 

Revenons au jaune qui apparait avec du rouge et du vert et faisons la petite expérience suivante : sur l'écran d'un ordinateur, affichons sur un fond noir de fines lignes rouges et vertes qui s'entremêlent au centre de l'image :

Lorsqu'on s'éloigne suffisamment de l'écran on voit bien un carré jaune au centre. C'est comme si la lumière verte et la rouge s'additionnaient dans notre œil pour donner la sensation de jaune.

Si le fond est blanc, le résultat semble différent :

Le carré au centre semble plus foncé mais c'est bien le même jaune. Il apparait pourtant vert-olive comme si on avait mélangé des peintures ou des papiers transparent teintés vert clair et rouge clair.

Cette fois c'est comme si on soustrayait au blanc du vert puis du rouge. Il reste cette sensation de couleur vert-olive-brun. 

Couleurs imprimées 
Revenons à notre microscope et observons une photo imprimée dans une revue : 

En observant une partie assez claire de l'image avec l'objectif x4 on voit : 

On voit des petites tâches de tailles variables et disposées régulièrement. En se documentant un peu on trouve que c'est le principe de la quadrichromie qui utilise des encres de trois couleurs primaires magenta, cyan et jaune, plus du noir, pour former les autres couleurs. Ce sont les trois couleurs primaires utilisées en général en imprimerie. Ce sont aussi les trois couleurs primaires qu'on peut utiliser lorsqu'on fait de la peinture.

Pour une photo imprimée sur une imprimante à jets d'encre connectée à l'ordinateur on observe (x 4) :

On retrouve les mêmes couleurs primaires magenta, cyan et jaune, et le noir. Les tâches ne sont pas aussi rondes que sur la photo d'imprimerie et elles ne sont pas alignées. 

Couleurs au cinéma
Au cinéma l'image projetée sur l'écran provient d'une pellicule transparente, appelée celluloïd. Voici un morceau de pellicule :

Nous avons observé au microscope la partie indiqué par le petit rectangle rouge au bour de la flèche. Ce rectangle mesure environ 1 mm de largeur, c'est ce qu'on voit avec l'objectif x4 :

Et avec l'objectif x10 :

On remarque que les "tâches" sont beaucoup plus petites que pour les images imprimées. C'est normal car l'image de la pellicule doit être très agrandie. Essayons d'aller voir encore plus près avec l'objectif x40 :

On observe des tâches mais les couleurs ne sont pas facile à distinguer. Là aussi, en se documentant sur les pellicules photographiques, on apprend que ces tâches sont formées par des sels de cristal à base d'argent se colorant en magenta, cyan et jaune, comme pour l'imprimerie. 
Au cinéma, cette technique consistant à projeter l'image d'une pellicule sur un grand écran est aujourd'hui peu à peu remplacée par la projection d'une image numérique provenant d'un ordinateur. Nous vivons probablement la fin de l'utilisation des sels d'argent !

Récapitulons
Sur les écrans, les couleurs primaires utilisées sont le rouge, le vert et le bleu. On appelle ce système la synthèse additive des couleurs : à partir du noir, ces trois couleurs s'additionnent pour donner à notre vision la sensation des autres couleurs.
En imprimerie et en photographie, les couleurs primaires sont le magenta, cyan et jaune. C'est la synthèse soustractive des couleurs : à partir du blanc (le papier ou la lumière blanche du projecteur de cinéma) ces trois couleurs filtrent, donc soustraient au blanc pour donner les autres couleurs.


Quelques liens sur ce sujet :

• Nous découvrons Vikidia, encyclopédie libre comme Wikipédia pour les 8-13 ans et son article sur le synthèse des couleurs.
• Une visualisation des synthèses additive et soustractive :http://ww3.ac-poitiers.fr/sc_phys/cres_lr/eleves/optique/couleurs.htm
• Et l'article sur la couleur de Wikipédia :http://fr.wikipedia.org/wiki/Couleur