Les lois du mélange des couleurs

Les couleurs du spectre sont appelées couleurs chromatiques; il existe également des couleurs non chromatiques telles que les bruns, les magentas et les roses. Le terme couleurs achromatiques est parfois appliqué à la séquence noir-gris-blanc. Selon certaines estimations, l’œil peut distinguer quelque 10 millions de couleurs, qui dérivent toutes de deux types de mélange de lumière: additif et soustractif. Comme son nom l’indique, le mélange additif implique l’ajout de composantes spectrales, et le mélange soustractif concerne la soustraction ou l’absorption de parties du spectre.

Le mélange additif se produit lorsque des faisceaux de lumière sont combinés. Le cercle de couleur, conçu pour la première fois par Newton, est encore largement utilisé à des fins de conception des couleurs et est également utile lorsque le comportement qualitatif des faisceaux de lumière mélangés est pris en compte. Le cercle de couleurs de Newton combine les couleurs spectrales rouge, orange, jaune, vert, cyan, indigo et bleu-violet avec la couleur non spectrale magenta (un mélange de faisceaux lumineux bleu-violet et rouge), comme le montre la figure. Le blanc est au centre et est produit en mélangeant des faisceaux lumineux d’intensités à peu près égales de couleurs complémentaires (couleurs diamétralement opposées sur le cercle de couleurs), telles que le jaune et le bleu-violet, le vert et le magenta, ou le cyan et le rouge. Les couleurs intermédiaires peuvent être produites en mélangeant des faisceaux lumineux, de sorte que le mélange du rouge et du jaune donne de l’orange, du rouge et du bleu-violet donne du magenta, etc.

Les trois couleurs primaires additives sont le rouge, le vert et le bleu; cela signifie qu’en mélangeant additivement les couleurs rouge, vert et bleu en quantités variables, presque toutes les autres couleurs peuvent être produites et, lorsque les trois primaires sont additionnées en quantités égales, le blanc est produit.

Le mélange d’additifs peut être démontré physiquement en utilisant trois projecteurs de diapositives équipés de filtres de sorte qu’un projecteur diffuse un faisceau de lumière rouge saturée sur un écran blanc, un autre un faisceau de lumière bleue saturée et le troisième un faisceau de lumière verte saturée. Le mélange additif se produit là où les faisceaux se chevauchent (et sont donc additionnés), comme le montre la figure (à gauche). Là où les faisceaux rouges et verts se chevauchent, le jaune est produit. Si plus de lumière rouge est ajoutée ou si l’intensité de la lumière verte est diminuée, le mélange de lumière devient orange. De même, s’il y a plus de lumière verte que de lumière rouge, un jaune-vert est produit.

Le mélange soustractif des couleurs implique l’absorption et la transmission sélective ou la réflexion de la lumière. Il se produit lorsque des colorants (tels que des pigments ou des colorants) sont mélangés ou lorsque plusieurs filtres colorés sont insérés dans un seul faisceau de lumière blanche. Par exemple, si un projecteur est équipé d’un filtre rouge profond, le filtre transmettra la lumière rouge et absorbera d’autres couleurs. Si le projecteur est équipé d’un filtre vert puissant, la lumière rouge sera absorbée et seule la lumière verte sera transmise. Si, par conséquent, le projecteur est équipé de filtres rouges et verts, toutes les couleurs seront absorbées et aucune lumière ne sera transmise, ce qui donnera du noir. De même, un pigment jaune absorbe la lumière bleue et violette tout en réfléchissant la lumière jaune, verte et rouge (le vert et le rouge se combinant de manière additive pour produire plus de jaune). Le pigment bleu absorbe principalement la lumière jaune, orange et rouge. Si les pigments jaunes et bleus sont mélangés, le vert sera produit car c’est le seul composant spectral qui n’est pas fortement absorbé par l’un ou l’autre des pigments.

Parce que les processus additifs ont la plus grande gamme lorsque les primaires sont rouges, vertes et bleues, il est raisonnable de s’attendre à ce que la plus grande gamme dans les processus soustractifs soit atteinte lorsque les primaires absorbent respectivement le rouge, le vert et le bleu. La couleur d’une image qui absorbe la lumière rouge tout en transmettant tous les autres rayonnements est le bleu-vert, souvent appelé cyan. Une image qui n’absorbe que la lumière verte transmet à la fois la lumière bleue et la lumière rouge, et sa couleur est magenta. L’image absorbant le bleu ne transmet que la lumière verte et la lumière rouge, et sa couleur est jaune. Par conséquent, les primaires soustractives sont cyan, magenta et jaune (voir figure de droite).

Aucun concept dans le domaine de la couleur n’a traditionnellement été plus confus que ceux qui viennent d’être discutés. Cette confusion peut être attribuée à deux noms erronés répandus: le cyan primaire soustractif, qui est correctement un bleu-vert, est communément appelé bleu; et le magenta primaire soustractif est communément appelé rouge. En ces termes, les primaires soustractives deviennent rouges, jaunes et bleues; et ceux dont l’expérience se limite pour la plupart aux mélanges soustractifs ont de bonnes raisons de se demander pourquoi le physicien insiste pour considérer le rouge, le vert et le bleu comme couleurs primaires. La confusion est immédiatement résolue lorsqu’on se rend compte que le rouge, le vert et le bleu sont sélectionnés comme primaires additifs parce qu’ils offrent la plus grande gamme de couleurs dans les mélanges. Pour la même raison, les primaires soustractives sont, respectivement, absorbantes pour le rouge (cyan), absorbantes pour le vert (magenta) et absorbantes pour le bleu (jaune).