002 La couleur, c’est la lumière

C’est la lumière qui donne leurs couleurs aux objets. Lorsque la lumière frappe un objet, une partie de son rayonnement est absorbée par l’objet, et une partie est réfléchie.
La couleur de l’objet, c’est la partie du rayonnement qui est réfléchie par l’objet.

Photographie argentique

Une rose rouge est rouge parce qu’elle réfléchit le rayonnement rouge de la lumière et qu’elle absorbe tous les autres. Un objet noir tel qu’un morceau de charbon, absorbe l’intégralité de ce rayonnement. Un objet blanc tel qu’une feuille de papier en réfléchit l’intégralité.
L’arc en ciel:
L’apparition d’un arc en ciel met en évidence cette caractéristique de la lumière. Les gouttes d’eau en suspension dans l’atmosphère décomposent le rayonnement lumineux du soleil par un phénomène de diffraction. La lumière qui se propage de façon rectiligne est déviée lorsqu’elle passe de l’air à l’eau ou l’inverse. Mais les différents rayons colorés qui composent la lumière blanche ne seront pas déviés selon le même angle, et c’est ce qui nous permet de distinguer les couleurs de l’arc en ciel.

Les couleurs que nous percevons dépendent de la lumière qui éclaire les objets. La lumière du soleil est un mélange de rayonnements lumineux ayant des couleurs différentes. Et c’est la superposition de toutes ces couleurs qui nous donne l’impression que la lumière est blanche. Si la proportion des différentes couleurs qui constituent la source lumineuse est différente de celle d’un jour de beau-temps, la lumière va présenter une dominante qui va modifier les couleurs des objets que nous observons. Si l’on place un filtre vert devant la source lumineuse, ce filtre bloque toutes les couleurs à l’exception du vert. Eclairée par cette lumière, la rose devient brunâtre parce qu’elle n’a presque plus de rayonnement rouge à réfléchir, la feuille blanche devient verte parce qu’elle n’a que du vert à réfléchir, et le morceau de charbon reste noir parce qu’il absorbe le vert. On est souvent confronté à ce phénomène dans la vie courante. Lorsque nous achetons un vêtement exposé à la lumière électrique dans une boutique, nous allons le présenter à la lumière du jour pour nous assurer de sa couleur. Ce que nous considérons comme la couleur du vêtement n’est pas celle que nous avons vu à la lueur des néons ou des halogènes de la boutique, mais celle que nous découvrons à la lumière du jour. De même, nous avons souvent du mal à retrouver notre voiture dans un parking, parce que la couleur de sa carrosserie est modifiée par les néons. L’éclairage du parking modifie notre perception des teintes.
Les couleurs sont “justes” lorsque l’on utilise une lumière que l’on qualifie de « blanche » parce qu’elle nous permet de percevoir des couleurs proches de celles qui sont mises en évidence par la lumière d’un jour sans nuage. Selon la météo, la pollution, l’heure de la journée, où la nature de la source lumineuse si l’on utilise un éclairage artificielle, cette proportion va différer de celle qui caractérise la lumière blanche.

A) La température de couleur
De l’aube au crépuscule, les rayons qui composent la lumière sont filtrés par l’atmosphère et les nuages. Les objets que nous observons voient leurs couleurs se modifier. La lumière du jour est beaucoup plus “chaude” au lever ou au coucher du soleil. Les couleurs présentent une dominante jaune/orangée. La lumière diffusée par le soleil lorsqu’il se lève ou qu’il se couche prend des teintes rougeoyantes parce qu’une grande partie de son rayonnement bleu est perdu par dispersion dans l’atmosphère. Les particules en suspension vont également filtrer la lumière. Les couchers de soleil sont généralement plus rouges que les levers de soleil, parce la pollution créée par l’activité humaine est plus présente dans l’atmosphère le soir que le matin. Inversement, elle est plus “froide” si le ciel est nuageux. La composante rouge de la lumière est filtrée en partie par les nuages. Les couleurs présentent une dominante bleutée. Les sources d’éclairage d’origine humaine ont des dominantes colorées différentes selon leur nature. L’éclairage d’une bougie ou d’une lampe à huile va donner une lumière beaucoup plus chaude que le soleil de midi ou le flash de votre appareil.
Pour caractériser la lumière, on utilise une échelle, dont l’unité est le degré Kelvin, qui permet de mesurer ce que l’on appelle sa température de couleur. Celle d’une bougie ou d’une lampe à huile sera d’environ 1000°K. Celle d’une lampe électrique traditionnelle de 2800°K. Le soleil levant ou couchant entre 2000 et 3000°K. La lumière du jour, par temps clair sera comprise entre 5000 et 6000°K et pourra monter au-delà de 7000°K lorsque le ciel est couvert. Plus la température de couleur est basse et plus la source lumineuse sera « chaude » (avec une dominante jaune orangée), et inversement, plus la température de couleur sera élevée, et plus elle sera « froide » (avec une dominante bleue). La lumière est blanche, neutre, pour une valeur d’environ 5500°K.
Lord Kelvin (1824-1907)
Lord Kelvin a constaté qu’en chauffant un corps noir à haute température celui-ci émettait un rayonnement coloré qui allait du rouge au bleu en passant par l’orangé le jaune et le blanc en fonction de la température de chauffe. On a construit une échelle en °Kelvin basée sur cette observation pour caractériser la proportion des différentes couleurs dans la lumière visible en établissant une corrélation entre une température et la répartition des différentes longueurs d’ondes dans le spectre lumineux.

B) Physiologie
Nous disposons sur la rétine de trois types de cellules, en forme de cônes, qui sont sensibles réciproquement au rouge, au vert et au bleu. L’addition de ces trois couleurs donne du blanc. Et c’est en fonction de la quantité d’informations relative à chacune de ces couleurs reçues par la rétine que le cerveau va pouvoir reconstituer toutes les couleurs perceptibles par la vision humaine. Par exemple le jaune est un mélange de rouge et de vert. L’œil est capable de distinguer une centaine de milliers de couleurs différentes que l’on peut différencier en fonction de trois critères: leur tonalité (c’est leur couleur dans l’arc en ciel: rouge, vert, bleu etc.), leur luminosité (c’est le % de lumière réfléchi par l’objet: la teinte sera plus ou moins claire) et leur saturation (c’est l’intensité de la teinte). Il existe des différences physiologiques entre les individus et nous ne voyons pas tous les couleurs de la même façon.
Ces cellules vont envoyer des signaux nerveux à notre cerveau qui va les traiter. Mais ce n’est pas un instrument scientifique. Il voit les couleurs qu’il s’attend à voir. Lorsque nous observons une feuille blanche à la lumière d’une ampoule électrique, nous devrions voir une feuille jaune, parce que la lumière électrique est plus chaude que la lumière blanche. Pourtant nous voyons une feuille blanche, parce que notre cerveau sait qu’elle est blanche.
Notre perception est également influencée par les couleurs qui entourent l’objet que nous observons. Une même couleur nous paraîtra plus ou moins saturée selon qu’elle est entourée de noir ou de blanc. Pour discriminer des nuances subtiles dans un coloris, nous sommes parfois obligé de poser côte à côte les couleurs que nous cherchons à distinguer. Deux objets qui nous semblent gris lorsqu’on les considère individuellement, vont se distinguer en un gris bleu et un gris vert si on les place l’un à côté de l’autre par exemple.
Enfin, il y a probablement également une dimension culturelle dans notre aptitude à différencier ou non certaines teintes. Les Inuits qui vivent la majeure partie de l’année au milieu des glaces et de la neige des régions arctiques, ont 7 mots différents pour différencier des nuances dans la couleur blanche.

C/ La reproduction des couleurs et l’appareil photo:

Tokyo - 2004 - Canon G3 - 50 Iso - 1,3 sec. - F/3,5 - 40 mm

La température de couleur de la lumière modifie les couleurs réfléchies par les objets. Les ingénieurs qui ont conçu nos films et nos capteurs numériques ont optimisé leurs performances de façon à ce que pour une température de couleur donnée, les couleurs reproduites par nos appareils soient au plus proche de celles que nous observerions sous une lumière blanche dans l’expérience sensible. Mais notre appareil photo enregistre les couleurs telles qu’elles sont, contrairement à notre cerveau qui voit les couleurs telles qu’il s’attend à les voir. C’est pourquoi, nous sommes parfois surpris lorsque nous découvrons une image dont les couleurs nous semblent très éloignées du souvenir que nous avions gardé de l’instant de la prise de vue. Une feuille blanche photographiée à la lumière d’une ampoule électrique avec un film argentique ou un capteur numérique équilibrés pour la lumière du jour, sera reproduite avec la dominante jaune qui est la conséquence de la faible température de couleur de cette source lumineuse.
En inversible argentique (les diapositives), on dispose de deux films, l’un qui est équilibré pour la lumière du jour (5000 ou 5500°K selon les marques) et l’autre qui est équilibré pour les lampes électriques (3200°K). Mais nous avons vue que dans la vie réelle, la température de couleur change constamment en fonction de l’heure et de la météo avec la lumière naturelle et selon la nature de la source lumineuse en lumière artificielle. Dans la pratique si l’on veut reproduire fidèlement en argentique les couleurs, soit on ne travaille qu’avec des sources de lumière dont on peut contrôler la température (en studio) soit on utilise un thermocolorimètre qui analyse la lumière et nous donne les filtres colorés à placer devant l’objectif (ou sur le source de lumière) pour corriger les dominantes induites par la température de couleur de la lumière. C’est avec les films inversibles que la température de couleur de la lumière soulève le plus de difficulté dans la mesure où, en négatif couleur, on peut au tirage corriger les dominantes, avec plus ou moins de bonheur selon les conditions de prise de vue.
Le numérique a révolutionné la photographie en couleur parce que le traitement numérique de l’image qui a été enregistrée par l’appareil est capables de prendre en compte la température de couleur de la scène qu’il doit enregistrer pour simuler le rendu coloré d’une lumière blanche, même lorsque la lumière n’est pas blanche. On fait “la balance des blancs”.

Introduction
La balance des blancs

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A propos de Thierry

Je suis photographe indépendant depuis 1981. Photographe publicitaire et industriel je travaille pour des agences de publicité et des entreprises. Mon site. J'ai également un autre blog sur Culture Visuelle.
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