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La synthèse additive des couleurs

Par Yann le 15/03/2017 Ressources > Physique-Chimie > Première S > Optique > La synthèse additive des couleurs

Qu’est-ce que la synthèse additive ?

On réalise une synthèse additive lorsque l’on superpose plusieurs faisceaux de lumières colorées.

En mélangeant les couleurs primaires, on obtient les couleurs secondaires. Comme les couleurs secondaires sont plus claires que les primaires, elles absorbent moins de lumière. C’est pour cela que leur synthèse est qualifiée d’additive.

La synthèse additive utilise généralement trois lumières colorées : une rouge, une verte et une bleue (RVB ou RGB en anglais pour Red, Green, Blue). L’addition de ces trois lumières colorées en proportions convenables donne la lumière blanche. L’absence de lumière donne du noir.

Ceci peut également se représenter de la façon suivante :

Les trois couleurs primaires, que l’on peut caractériser par un spectre de longueurs d’onde correspondant à un tiers du spectre de la lumière blanche.

Rouge
Vert
Bleu

L’addition de ces trois lumières, en proportions convenables, donne une gamme très étendue de couleurs en fonction de l’intensité de chaque couleur. Si les intensités de chaque couleur primaire sont égales, on retrouve la lumière blanche.

Blanc Bleu Vert Rouge

Les couleurs primaires

Les couleurs primaires sont les couleurs de base qui permettent de reproduire toutes les couleurs qui peuvent être perçues par l’oeil humain.
Il y a trois couleurs primaires : le rouge, le vert et le bleu, qui correspondent aux couleurs auxquelles sont sensibles les trois types de cônes présents dans la rétine de l’œil humain.

Les couleurs secondaires

Lorsqu’on additionne deux couleurs primaires, on obtient un mélange représentant une nouvelle couleur qualifiée de secondaire.
Si l’on superpose des faisceaux d’intensités égales on peut obtenir :

  • la couleur blanche avec une lumière rouge, une verte et une bleue
  • la couleur cyan avec une lumière bleue et une lumière verte
  • la couleur magenta avec une couleur bleue et une couleur rouge
  • la couleur jaune avec une couleur verte et une couleur rouge

Comment représenter la synthèse additive des couleurs ? La superposition des couleurs de manière additionnelle donne la lumière blanche

On peut également le représenter ainsi :

jaunevertrouge
cyanbleuvert
magentableurouge

 

Les couleurs complémentaires

On dit qu’une première couleur est complémentaire d’une deuxième si en associant leurs deux spectres on retrouve le spectre de la lumière blanche.

  • La couleur complémentaire du rouge est donc le cyan.
  • La couleur complémentaire du bleu est jaune.
  • La couleur complémentaire du vert est le magenta

Si l’on réalise une synthèse additive avec une couleur et sa couleur complémentaire on obtient donc une lumière blanche.

L’utilisation de la synthèse additive dans les appareils

La synthèse additive concerne tous les mélanges de couleurs d’origine lumineuse tels que les spots, projecteurs trichrome, moniteurs CRT ou LCD, scanners, appareils photo numériques, etc.

Le modèle RVB

Les moniteurs LCD comme les anciens moniteurs CRT utilisent un système RVB basé sur la synthèse additive des trois couleurs primaires, rouge, vert et bleu. Les scanners et les appareils photo analysent aussi en RVB.

Que signifie les couleurs RVB ou RGB ? Toutes les couleurs représentées sur un écran peuvent être exprimées en notation RVB

Le modèle RVB est une modélisation parfaite pour illustrer la synthèse additive des couleurs. Le modèle RVB repose sur trois couleurs primaires qui par leurs mélanges vont restituer toutes les autres. Le modèle RVB a largement été exploité dans l’industrie dès lors qu’on s’est rendu compte que les cellules photosensibles de l’œil humain utilisent ce modèle colorimétrique.
L’explication qu’on peut donner pour le modèle RVB est simple : pour cela illustrons-le avec l’utilisation de projecteurs.

Si on éclaire un projecteur rouge sur un écran, celui-ci prend la couleur rouge.
Maintenant, si on décide d’allumer en plus un projecteur vert sur le même écran, l’écran devient jaune. Notons que sa luminosité devient également deux fois plus forte.
Enfin, si on allume les trois projecteurs correspondant chacun à une couleur primaire (Rouge, Vert et Bleu), alors la neutralité de la couleur s’impose avec du blanc. Il arrive aussi que l’écran fasse apparaître des tons gris auquel cas cela s’explique par le manque de puissance des projecteurs.

Le rendu des couleurs par les écrans

Grâce au modèle RVB expliqué ci-dessus, les écrans d’ordinateur, de télévision et de téléphone réalisent eux aussi une synthèse additive.

Comment les écrans permettent-ils de voir les couleurs ? Représentation d’un pixel sous forme de trois luminophores de chaque couleur primaire

Lorsqu’on observe un écran à la loupe, on constate une succession de points fluorescents de couleur bleu, rouge ou vert.

En d’autres termes, chaque pixel de l’écran est lui-même composé de trois sous pixels qui peuvent chacun prendre une couleur verte, bleue ou rouge, les couleurs primaires. Ces sous pixels sont appelées des luminophores. Ils sont si petits que l’oeil humain ne les distingue pas mais perçoit la superposition des lumières qu’ils émettent. En effet, les luminophores s’illuminent de façon plus ou moins intenses et recréent ainsi une gamme très étendue de couleurs.

 

 

 

 

 

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Aubert biilant
Invité

les 3 couleurs primaires : rouge vert bleu?? chercher l’erreur
Le vert peut être considéré comme couleur primaire (bien qu’on le fasse avec du jaune et du bleu)
Mais les 3 couleurs primaires de base sont le rouge (magenta) le jaune (yellow) et le bleu (cyan)

Clément
Editor

Bonjour,

Ce que vous dites s’applique aux couleurs en peinture mais pas en physique.
Les 3 couleurs primaires physiques sont bien le rouge, vert et le bleu, c’est pourquoi on utilise les LED RVB pour les pixels notamment.