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Couleur primaire

Un ensemble de couleurs primaires est, de la manière la plus tangible, un ensemble de vrais médias physiques pigmentés ou de lumières colorées qui peuvent être combinées en quantités variables pour produire une « gamme » de couleurs. C’est la méthode essentielle utilisée dans les applications qui visent à obtenir la perception de divers ensembles de couleurs, par ex. affichages électroniques, impression couleur et peintures. Les perceptions associées à une combinaison donnée de couleurs primaires sont prédites en appliquant le modèle de mélange approprié (additif, soustractif, additionnant les moyennes, etc.) qui incarne la physique sous-jacente de la façon dont la lumière interagit avec le média et finalement la rétine.

Les couleurs primaires peuvent aussi être conceptuelles, soit comme éléments mathématiques additifs d’un espace chromatique, soit comme catégories phénoménologiques irréductibles dans des domaines tels que la psychologie et la philosophie. Les couleurs primaires de l’espace colorimétrique sont définies avec précision et enracinées de manière empirique dans les expériences d’appariement des couleurs psychophysiques qui sont fondamentales pour comprendre la vision des couleurs. Les primaires de certains espaces colorimétriques sont complètes (c’est-à-dire que toutes les couleurs visibles sont décrites en termes de poids pondérés avec des poids non négatifs) mais nécessairement imaginaires (c’est-à-dire qu’il n’y a pas de manière plausible possible . Décrire des couleurs primaires d’un point de vue phénoménologique est difficile à faire succinctement, mais les récits phénoménologiques, tels que les primaires psychologiques, ont conduit à des aperçus pratiquement utiles.

Tous les ensembles de primaires et d’espaces colorimétriques sont arbitraires, en ce sens qu’il n’y a pas un ensemble de primaires qui puisse être considéré comme l’ensemble canonique. Pigments primaires ou sources lumineuses sélectionnés pour une application donnée sur la base de préférences subjectives ainsi que de facteurs pratiques tels que le coût, la stabilité, la disponibilité, etc. Les couleurs primaires de l’espace peuvent être soumises à des transformations individuelles significatives de sorte que l’espace transformé est toujours complète et chaque couleur est spécifiée avec une somme unique.

Les matériaux pédagogiques élémentaires, les dictionnaires et les moteurs de recherche électroniques définissent souvent les couleurs primaires comme des couleurs conceptuelles (généralement rouge, jaune et bleu ou rouge, vert et bleu) qui peuvent être utilisées pour mélanger «toutes» les autres couleurs et souvent plus loin et suggèrent que ces couleurs conceptuelles correspondent à des teintes spécifiques et des longueurs d’onde précises. De telles sources ne présentent pas une définition cohérente et cohérente des couleurs primaires puisque les primaires primaires ne peuvent pas être complètes.

Mélange additif de lumière
La perception provoquée par de multiples sources lumineuses co-stimulant la même zone de la rétine est additive, c’est-à-dire, prédite en additionnant les distributions de puissance spectrale ou les valeurs tristimulus des sources lumineuses individuelles (en supposant un contexte de correspondance des couleurs). Par exemple, un projecteur violet sur un fond sombre peut être associé à des spots bleu et rouge coïncidents qui sont tous deux plus pâles que le spot violet. Si l’intensité du spot violet était doublée, on pourrait doubler l’intensité des spots rouges et bleus qui correspondaient au violet original. Les principes du mélange additif de couleur sont incorporés dans les lois de Grassmann.

Un mélange additif de lumières ponctuelles coïncidentes a été appliqué dans les expériences utilisées pour dériver l’espace colorimétrique CIE 1931. Les primaires primaires monochromatiques originales des longueurs d’onde (arbitraires) de 435,8 nm (violet), 546,1 nm (vert) et 700 nm (rouge) ont été utilisées dans cette application en raison de la commodité qu’elles apportaient au travail expérimental.

La lumière rouge, verte et bleue sont les primaires idéales pour le mélange additif des couleurs car les lumières primaires avec ces teintes fournissent les plus grandes gammes de chromaticité triangulaire. De petits éléments rouges, verts et bleus dans les affichages électroniques se mélangent de manière additive à partir d’une distance de visualisation appropriée pour synthétiser des images colorées attrayantes.

Les couleurs exactes choisies pour les primaires additives sont un compromis technologique entre les luminophores disponibles (y compris des considérations telles que le coût et la consommation d’énergie) et le besoin d’une gamme de chromaticité importante. Les primaires de l’ITU-R BT.709-5 / sRGB sont typiques.

Il est important de noter que le mélange additif fournit de très mauvaises prédictions de la perception des couleurs en dehors du contexte d’appariement des couleurs. Des démonstrations bien connues telles que La robe et d’autres exemples montrent que le modèle de mélange additif n’est pas suffisant pour prédire la couleur perçue dans de nombreux cas d’images réelles. En général, nous ne pouvons pas prédire complètement toutes les couleurs perçues possibles à partir de combinaisons de lumières primaires dans le contexte d’images du monde réel et de conditions d’observation. Les exemples cités suggèrent à quel point ces prédictions peuvent être remarquablement pauvres.

Mélange soustractif de couches d’encre
Le modèle de mélange de couleurs soustractives prédit les distributions de puissance spectrale de la lumière filtrée à travers des matériaux partiellement absorbants superposés sur une surface réfléchissante ou transparente. Chaque couche absorbe partiellement certaines longueurs d’onde de la lumière du spectre d’illumination tout en laissant passer d’autres en mode multiplicatif, ce qui donne un aspect coloré. Les couches d’encre qui se chevauchent dans l’impression se mélangent de manière soustractive sur le papier blanc réfléchissant de cette manière pour générer des images couleur photoréalistes. Le nombre typique d’encres dans un tel procédé d’impression va de 3 à 6 (par exemple, procédé CMYK, Pantone hexachrome). En général, l’utilisation d’un nombre inférieur d’encres comme primaires entraîne une impression plus économique, mais l’utilisation de plus d’encre peut entraîner une meilleure reproduction des couleurs.

Le cyan, le magenta et le jaune sont de bonnes primaires soustractives dans la mesure où les distributions de puissance spectrale de la lumière réfléchie par les encres idéalisées peuvent être combinées pour les plus grandes gammes de chromaticité. Une encre de clé supplémentaire (raccourci pour la plaque d’impression de clé qui a impressionné le détail artistique d’une image, généralement noire) est également généralement utilisée car il est difficile de mélanger une encre noire assez sombre en utilisant les trois autres encres. Avant que les noms de couleurs cyan et magenta soient couramment utilisés, ces couleurs primaires étaient souvent appelées bleu et rouge, respectivement, et leur couleur exacte a changé au fil du temps avec l’accès à de nouveaux pigments et technologies.

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Mélanger des peintures dans des palettes limitées
La couleur de la lumière (c’est-à-dire la distribution de puissance spectrale) réfléchie par des surfaces éclairées revêtues dans des mélanges de peinture, des boues de particules de pigment, n’est pas bien approchée par un modèle de mélange soustractif ou additif. Les prédictions de couleur qui intègrent les effets de diffusion de la lumière des particules de pigment et de l’épaisseur de la couche de peinture nécessitent des approches basées sur les équations de Kubleka-Munk. Même de telles approches ne peuvent pas prédire la couleur des mélanges de peinture précisément parce que de petites variations dans la distribution granulométrique, les concentrations d’impuretés, etc. peuvent être difficiles à mesurer mais confèrent des effets perceptibles sur la lumière réfléchie par la peinture. Les artistes comptent généralement sur l’expérience de mélange et les «recettes» pour mélanger les couleurs désirées à partir d’un petit ensemble initial de primaires et n’utilisent pas la modélisation mathématique.

Il existe des centaines de pigments disponibles dans le commerce pour les artistes visuels à utiliser et à mélanger (dans divers médias tels que l’huile, l’aquarelle, l’acrylique et le pastel). Une approche courante consiste à n’utiliser qu’une palette limitée de pigments primaires (souvent entre quatre et huit) qui peuvent être physiquement mélangés à n’importe quelle couleur que l’artiste désire dans le travail final. Il n’y a aucun ensemble spécifique de pigments qui sont des couleurs primaires, le choix des pigments dépend entièrement de la préférence subjective de l’artiste pour le sujet et le style d’art ainsi que de considérations matérielles comme la résistance à la lumière et l’heuristique de mélange. Les réalistes classiques contemporains ont souvent préconisé qu’une palette limitée de pigment blanc, rouge, jaune et noir (souvent décrite comme la «palette Zorn») est suffisante pour un travail convaincant.

Un diagramme de chromaticité peut illustrer la gamme des différents choix de couleurs primaires, par exemple en montrant quelles couleurs sont perdues (et gagnées) si vous utilisez le RVB pour le mélange de couleurs soustractif (au lieu de CMJ).

Primaires de l’espace colorimétrique
Une description contemporaine du système de vision des couleurs fournit une compréhension des couleurs primaires qui est cohérente avec la science des couleurs moderne. L’œil humain ne contient normalement que trois types de photorécepteurs colorés, appelés cellules coniques à ondes longues (L), à longueur d’onde moyenne (M) et à courte longueur d’onde (S). Ces types de photorécepteurs répondent à différents degrés à travers le spectre électromagnétique visible. La réponse du cône S est généralement supposée être négligeable aux grandes longueurs d’onde supérieures à environ 560 nm alors que les cônes L et M répondent sur tout le spectre visible. Les primaires LMS sont imaginaires car il n’y a pas de longueur d’onde visible qui stimule un seul type de cône (c’est-à-dire que les humains ne peuvent normalement pas voir une couleur qui correspond à une stimulation L, M ou S pure). Les primaires LMS sont complètes car chaque couleur visible peut être mappée à un triplet spécifiant les coordonnées dans l’espace colorimétrique LMS.

Les courbes de réponse L, M et S ont été déduites des fonctions d’appariement des couleurs obtenues à partir d’expériences d’appariement de couleurs contrôlées (par exemple, CIE 1931) où les observateurs ont apparié la couleur d’une surface éclairée par une lumière monochromatique. une surface juxtaposée. Les applications pratiques utilisent généralement une transformation linéaire canonique de l’espace LMS connu sous le nom de CIEXYZ. Les primaires X, Y et Z sont généralement plus utiles car la luminance (Y) est spécifiée séparément de la chromaticité d’une couleur. Toutes les primitives de l’espace colorimétrique qui peuvent être mappées à des primaires LMS physiologiquement pertinentes par une transformation linéaire sont nécessairement imaginaires ou incomplètes ou les deux. Le contexte de correspondance des couleurs est toujours tridimensionnel (puisque l’espace LMS est tridimensionnel) mais des modèles d’apparence de couleur plus généraux comme CIECAM02 décrivent la couleur en six dimensions et peuvent être utilisés pour prédire comment les couleurs apparaissent sous différentes conditions d’observation.

Ainsi, pour les trichromates comme les humains, nous utilisons trois (ou plus) primaires pour la plupart des objectifs généraux. Deux primaires seraient incapables de produire même quelques-unes des plus communes parmi les couleurs nommées. L’ajout d’un choix raisonnable de troisième primaire peut considérablement augmenter la gamme disponible, tandis que l’ajout d’un quatrième ou cinquième peut augmenter la gamme mais généralement pas autant.

La plupart des mammifères placentaires autres que les primates ne possèdent que deux types de photorécepteurs couleur et sont donc des dichromates. Il est donc possible que certaines combinaisons de seulement deux primaires couvrent une gamme significative par rapport à la gamme de leurs couleurs. Pendant ce temps, les oiseaux et les marsupiaux ont quatre photorécepteurs couleur dans leurs yeux, et sont donc des tétrachromates. Il existe un rapport scientifique sur un tétrachromate humain fonctionnel.

La présence de types de cellules photoréceptrices dans les yeux d’un organisme n’implique pas directement qu’elles sont utilisées pour percevoir fonctionnellement la couleur. La mesure de la discrimination spectrale fonctionnelle chez les animaux non humains est difficile en raison de la difficulté d’effectuer des expériences psychophysiques sur des créatures avec des répertoires comportementaux limités qui ne peuvent pas répondre en utilisant le langage. Les limites de la capacité discriminante de la crevette ayant douze photorécepteurs colorés distincts ont démontré que le fait d’avoir plus de types de cellules en lui-même n’a pas toujours besoin de corréler avec une meilleure vision des couleurs fonctionnelle.

Primaires psychologiques
Le processus de l’adversaire est une théorie des couleurs qui stipule que le système visuel humain interprète l’information sur la couleur en traitant les signaux des cônes et des bâtonnets de manière antagoniste. La théorie stipule que chaque couleur peut être décrite comme un mélange le long des trois axes de rouge contre vert, bleu vs jaune et blanc contre noir. Les six couleurs des paires pourraient être appelées «couleurs primaires psychologiques», parce que n’importe quelle autre couleur pourrait être décrite en termes d’une combinaison de ces paires. Bien qu’il existe de nombreuses preuves de l’opposition sous la forme de mécanismes neuronaux, il n’y a actuellement aucune cartographie claire des primaires psychologiques aux substrats neuronaux.

Les trois axes des primaires psychologiques ont été appliqués par Richard S. Hunter comme les primaires pour l’espace de couleur finalement connu sous le nom de CIELAB. Le Natural Color System est également directement inspiré des primaires psychologiques.

Histoire
Il existe de nombreux systèmes de couleurs primaires concurrents à travers l’histoire. Les chercheurs et les scientifiques ont débattu des couleurs qui décrivent le mieux les sensations de couleur primaires de l’œil. Thomas Young a proposé le rouge, le vert et le violet comme les trois couleurs primaires, tandis que James Clerk Maxwell a préféré passer du violet au bleu. Hermann von Helmholtz propose «un rouge légèrement violacé, un vert végétal, légèrement jaunâtre et un bleu outremer» en trio. Dans la compréhension moderne, les cellules coniques humaines ne correspondent pas précisément à un ensemble spécifique de couleurs primaires, car chaque type de cône répond à une gamme relativement large de longueurs d’onde.

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