Vision des couleurs, restitution des couleurs

La rétine de l’œil humain est recouverte de cellules sensibles à la lumière. On en distingue deux catégories : les cônes et les bâtonnets.

→ Les bâtonnets sont sensibles à toute radiation lumineuse visible. Leur sensibilité est très forte. Ils permettent ainsi une vision à très basse luminosité, comme en vision nocturne, mais en noir et blanc.

→ Les cônes sont responsables de la vision des couleurs. Il existe trois sortes de cônes :
• Les cônes L (long), sensibles aux « grandes » longueurs d’onde du visible, c'est-à-dire le rouge.
• Les cônes M (medium) sensibles au vert.
• Les cônes S (short) sensibles aux « basses » longueurs d’onde du visible, donc le bleu.

Ainsi, l’œil humain n’est en fait capable de distinguer que trois couleurs distinctes, dites couleurs primaires : le rouge, le vert, et le bleu. Les autres couleurs, comme le jaune, le blanc, le violet, ne sont pas vues par l’œil en tant que tel, mais reconstituées par le cerveau.

Par exemple :
Si on fixe du regard un objet blanc, les 3 types de cônes, rouges, verts, bleus, vont être excités de la même manière, et vont chacun transmettre un signal au cerveau. Celui-ci va alors combiner les trois informations, en mélangeant les trois couleurs pour « créer » le blanc. Pour le jaune, le cerveau recevra un signal d’égale intensité de la part des cônes verts et rouges, mais pas des cônes bleus.

En résumé, la vision des couleurs est assurée par le biais de combinaisons entre les trois couleurs primaires : c’est la synthèse trichromatique additive. Sur le dessin, ci-dessous, trois tâches lumineuses (rouge, vert, bleu) créées par des éclairages colorés ont été projetées sur un écran blanc. Au centre, les tâches se recouvrent, donc s’additionnent. On perçoit ainsi une lumière blanche.

Par contre, un œil ne pourra pas faire la différence entre une source de lumière monochromatique jaune (longueur d’onde d’environ 580 nm) visible par exemple dans un arc en ciel, et un mélange de deux radiations vertes et rouges. Ces deux jaunes sont qualifiés de couleurs métamères.

Les écrans d’ordinateur, les télévisions (cathodiques ou à écran plat), etc utilisent la façon de fonctionner de l’œil afin de restituer les couleurs. Ainsi, les couleurs sont « codées » par le biais de pastilles colorées rouges, vertes et bleues qui sont placées côte à côte. Un groupe comprenant trois pastilles mitoyennes rouge/vert/bleu constitue un pixel.

Selon la couleur à reproduire, les pastilles seront plus ou moins sollicitées, et émettront leur couleur de manière plus ou moins intense. L’œil percevra ces trois couleurs de pastilles, et le cerveau les mélangera, afin de ne percevoir que la couleur composée. Si on regarde un écran de télévision de très près, avec une loupe par exemple, il sera possible de distinguer les pastilles, comme le propose l’exemple ci-dessous :


En informatique, pour chaque pastille, il est courant d’avoir 256 niveaux différents (codés sous 8 bits). En conséquence, un pixel est en mesure de produire une gamme de 256 × 256 × 256 couleurs, c'est-à-dire un peu plus de 16 millions. Comme l’œil humain est potentiellement capable de distinguer 2 millions de couleurs, ce codage est souvent nommé, par abus de langage, « couleurs vraies ».