cônes et vision des couleurs

[toto12345]

Bonjour,

on lit et entend partout des choses du genre:
"il y a 3 types de cônes respectivement sensibles au bleu, au vert et au rouge...",
"les cônes réagissent différemment aux différentes longueurs d'ondes du visible et permettent ainsi de distinguer les couleurs: Les cônes L sont sensible au rouge...etc"

En creusant un peu, on se rend vite compte que ces formulations sont trompeuses voire même fausses... En effet chaque cône est capable d'absorber une plage de longueurs d'onde et sa réponse ne fait que refléter le nombre de photons qu'il détecte, indépendamment de la longueur d'onde... Le cône dit "rouge" va capter aussi bien des photons "verts", "jaunes" ou "rouges"...

Wikipedia (cônes):

Un photorécepteur n'est qu'un « compteur de photons », suivant la formule de Michel Imbert, chaque photon absorbé par le pigment produit le même effet. La longueur d'onde n'intervient qu'au niveau de la probabilité d'absorption suivant la sensibilité spectrale du pigmentN

Du coup je ne comprends plus la synthèse additive, comment obtenir du blanc, du jaune... Lorsqu'on explique la synthèse additive, on part d'une lumière blanche sur laquelle on place des filtres bleu, vert et rouge... Mais chaque filtre laisse passer une large bande de longueurs d'onde, par exemple le vert laisse passer un peu de bleu clair, du vert, du jaune et du orange et c'est le même principe pour chaque filtre... Du coup, c'est évident que si on superpose les trois lumières qui ont traversé les filtres on recompose simplement le spectre de la lumière blanche mais on n'explique en rien pourquoi le rouge, vert et bleu sont des couleurs primaires et comment reproduire toutes les couleurs à partir de trois primaires...

Wikipedia (CIE RGB)

Guild proposa ensuite, pour calculer les fonctions colorimétriques et les comparer, de choisir de façon définitive les longueurs d'onde 700 nm (pour le rouge la précision semble ne pas avoir beaucoup d'importance au vu de l'étendue de cette couleur dans le spectre visible), 546,1 nm pour le vert et 435,8 nm pour le bleu (ces deux dernières valeurs correspondant à deux raies d'émission des lampes à vapeur de mercure). Ces primaires sont devenues les primaires NPL (de National Physical Laboratory, laboratoire où travaillait Guild) du système CIE RGB 1931 et du système CIE XYZ 1931.

700 nm pour le rouge... On est bien loin du maximum du pic d'absorption du cône "rouge" qui est de 564 nm...

Ensuite je me perds dans les espaces colorimétriques, les fonctions colorimétriques... Je lis beaucoup de choses confuses et tout se mélange dans mon esprit..

Merci de votre aide!


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[LPFR]

Bonjour.
Chaque type de cône a une courbe de réponse avec des maximums vers les trois couleurs.
Donc, votre phrase:
"... sa réponse ne fait que refléter le nombre de photons qu'il détecte...",
est fausse.
Un cône "vert" aura une réponse plus importante pour des photons "verts" que pour le même nombre de photons "rouges".
La rétine et le cerveau combinent les réponses des trois types de cônes et donnent la perception de couleur adéquate.

Dans la synthèse additive on ne part pas de la lumière blanche avec des filtres. On part avec des lumières de trois couleurs et on ajuste leurs intensités de sorte d'obtenir la perception voulue. On ne peut obtenir que les nuances comprises dans le triangle formé par ces trois lumières. Voir http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ci...by_spigget.png.
Au revoir.

[toto12345]

Merci de votre réponse!

Oui, mais comment un même cône va différencier un faisceau dont la longueur d'onde correspondrait à son maximum d'absorption (disons 100%) et la superposition de deux faisceaux de deux longueurs d'onde de part et d'autres du maximum, chacun de ces faisceaux seraient moins détectés individuellement (disons 50% chacun) mais ensemble conduirait au même nombre de photon détectés par le cône...
Le cône va renvoyer exactement le même signal dans les deux cas, alors qu'il ne s'agit pas du tout des mêmes longueurs d'ondes...

La rétine et le cerveau combinent les réponses des trois types de cônes et donnent la perception de couleur adéquate.

C'est justement ce que j'aimerais comprendre... Comment celà se passe t-il exactement? Comment former des couleurs avec les trois signaux générés par les cônes...

Et pour la synthèse additive, ce n'est pas aussi simple, si on regarde les écrans de TV, les LCD utilisent une source blanche et un dispositif de filtres et les plasma le principe de la fluorescence (ou l'inverse, je ne sais plus trop), mais en aucun cas il s'agit de lumières monochromatiques R, V et B... Il suffit de regarder un écran avec un spectromètre à fibre pour s'en convaincre...

[LPFR]

Re.
Je ne suis pas votre raisonnement avec des absorptions à 50 ou 100 %.
Vous pouvez plutôt dire que tous les couleurs sont absorbés à 100% mais que suivant la longueur d'inde le signal envoyé au cerveau et plus ou moins important.

Le cerveau ne "forme pas des couleurs". Il crée la perception d'une couleur à partir des trois signaux, comme vous pouvez le faire (en cherchant dans des abaques) si je vous donne trois valeurs de RVB = [199, 156, 25] (sur 8 bits).

Les écrans LCD n'utilisent pas de la lumière blanche. Mais des sub-pixels de couleur bien déterminé (obtenue, il est vraie, par un filtre) modulés en amplitude par la couche de cristaux liquides.
Dans les anciens CRT, chaque pixel était formé par 3 sub-pixels des trois couleurs (déterminé par le luminophore).
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[toto12345]

D'après l'exemple ci-dessus, le cône "bleu" va envoyer la même réponse (il détecte le même nombre de photon) pour un rayonnement bleu de 435nm (100%) que pour deux rayonnements, l'un violet de 400 nm (90%) et l'autre vert de 500 nm (10%)...
Ce qui va faire la différence, c'est que le rayon vert va aussi être détecté par les autres cônes "vert" et "bleu"...
C'est comme ça que je comprends le fonctionnement des cônes: chaque cône ne fait que détecter un certains nombre de photons (dont la proportion dépend de la longueur d'onde). On peut ainsi imaginer une multitude de combinaisons de lumières polychromatiques conduisant aux mêmes nombres de photons détectés par chaque cône, donc à la même sensation colorée avec des compositions spectrales de lumière différente (ce n'est pas ce qu'on appelle des couleurs métamères?)

je vous donne trois valeurs de RVB = [199, 156, 25] (sur 8 bits).

oui, mais q'est ce que RVB?
Plus précisément: quelle est la composition spectrale des sources R,V et B? Celle donnée par le CIE, à savoir 3 lumières monochromatiques 700 nm pour le rouge, 546,1 nm pour le vert , 435,8 nm pour le bleu?

[LPFR]

Re.
Les courbes que vous avez montrées sont des courbes normalisées. Chacune avec un maximum à 100%.
Nous sommes beaucoup plus sensibles au vert qu'au bleu ou qu'au rouge.

RVB est rouge vert bleu (RGB en patois). Et c'est ce que vous trouvez dans tous les logiciels de traitement d'images.
Et effectivement, on peut produire la perception d'une même couleur avec des mélanges différents. Ce qui est heureux, car autrement on ne pourrait pas avoir de écrans couleur.
A+

[toto12345]

RVB est rouge vert bleu (RGB en patois). Et c'est ce que vous trouvez dans tous les logiciels de traitement d'images.

Oui, mais ce ne sont pas des lumières monochromatiques rouge, verte et bleu comme définie par la commision CIE, c'est ce qui me perturbe... J'aimerais bien voir une vraie expérience de synthèse additive avec les trois couleurs primaires ( lasers) 700 nm, 546.1 nm, 435.8 nm... Et j'aimerais savoir comment et pourquoi le cerveau interprète ce mélange comme du blanc. Surtout au vu de l'absorption du cône rouge pour 700 nm. D'autre part, on dit également que le choix de ces 3 longueurs d'ondes est arbitraire, on pourrait en choisir trois autres... J'aimerais également savoir comment alors choisir un tel trio?

J'espère avoir exprimé mes interrogations clairement

A+

[Pio2001]

Bonjour Toto,
C'est une question de saturation. Plus la lumière est proche du monochromatisme, plus la couleur paraît saturée. En utilisant des filtres, les couleurs obtenues ne sont pas monochromatiques. On peut, en les mélangeant, obtenir des couleurs moins saturées, mais on ne peut pas obtenir de couleurs plus saturées.
Un exemple frappant : on ne peut pas imprimer sur papier le bleu primaire d'un écran LCD. Il est trop saturé. Les primaires utilisées en imprimerie ne sont pas assez "monochromatiques".

Pour choisir un trio, il faut respecter la condition suivante : aucune des trois couleurs ne doit pouvoir être obtenue en mélangeant les deux autres. Une fois cette condition respectée, tu pourras obtenir n'importe quelle teinte, mais tu seras toujours plus ou moins limité en saturation.

Et en effet, des spectres différents peuvent apparaître identiques. C'est notamment le cas avec les ampoules économiques. Elles émettent principalement le spectre de la vapeur de mercure, plus quelques couleurs ajoutées dans le revêtement fluorescent. On les voit tout aussi blanc-jaunes que les ampoules ordinaires. Par contre, les appareils photo numériques, dont les capteurs ne sont pas sensibles aux même primaires que notre oeil, les voient légèrement verdâtres par rapport aux ampoules ordinaires. D'où la présente d'un réglage "fluorescent" sur le boitier afin de compenser.

Il existe des tas de jeux de couleurs primaires. Rien que sur un appareil photo reflex numérique, tu as déjà le choix, dans les menus avancés, entre les trois primaires sRGB et les trois primaires Adobe RGB, qui sont différentes (le bleu est le même, mais le rouge est un peu plus saturé, et le vert nettement plus).
Sur les écrans LCD, cela cause même de nombreux problèmes de fidélité des couleurs, car il a été possible de dépasser la saturation des couleurs primaires traditionnellement utilisées en cathodique qui servaient de référence (et qui n'étaient pas monochromatiques). Surtout depuis les rétro-éclairages à led. Lorsque l'appareil est conçu avec soin, il existe un réglage qui permet de rétablir les trois primaires standardisées, car à partir de primaires très saturées, on peut toujours simuler des primaires moins saturées... à charge pour l'utilisateur de deviner si c'est le réglage "standard", "fidèle", ou "neutre" ! Mais pour le bas de gamme, il n'y a rien à faire : la pelouse du terrain de foot aura toujours un air de Playmobil.
Même les DVD et les Blu-ray n'utilisent pas officiellement les mêmes couleurs primaires.