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Qu’est-ce que la lumière ?
La lumière est un rayonnement électromagnétique qui ne peut se décrire complètement que par son spectre. Ici, pas de question de photon (cette fameuse dualité onde-corpuscule) d’onde ! Et qui dit onde dit fréquences . On appelle spectre de fréquences ou répartition spectrale d’une onde le spectrographe, qui présente l’intensité lumineuse respectivement à la fréquence. La figure ci-dessous présente le spectrographe restreint au domaine du visible du rayonnement émis par l’étoile Etoile J031300.36−670839.3. (6000 années lumière de la Terre).


Domaines du spectre électromagnétique
La plage de fréquence des ondes électromagnétique varie théoriquement de zero à l’infini. Pour le domaine du visible chez l’homme, cette plage se limite à [770 THz – 400 THz] (soit en loneur d’onde [390 nm – 750 nm].



Qu’est-ce que la couleur ?
La couleur peut être définie comme  est la perception visuelle humaine du spectrographe de la lumière. Comme déjà expliqué précédemment, cette répartition spectrale est extrêmement complexe : il y a, entre les longueurs d'onde extrêmes de 400 et 700 nm, autant d'intermédiaires qu'on veut, et pour chacune, autant d'intensités lumineuses possibles.

Ainsi, « mesurer » la couleur semblerait une tâche impossible, si les artistes et teinturiers n'avaient, depuis la Renaissance au moins, remarqué qu'avec seulement trois teintes bien choisies, on peut reproduire une énorme quantité de teintes (mais pas toutes les teintes). C’est la synthèse soustractive :

Le terme soustractif vient du fait qu'un objet coloré absorbe une partie de la lumière incidente. Il soustrait donc une partie du spectre lumineux de celle-ci. En retirant successivement certaines parties du spectre, les colorants de la synthèse soustractive en laissent d'autres prépondérantes. Celles-ci déterminent la couleur résultante.

Ensuite, Newton, au XVIIe siècle, énonce que la lumière blanche est un mélange de couleurs. Au XVIIIe siècle, Thomas Young formule l'hypothèse que l'œil possède trois types de récepteurs ; un siècle plus tard, James Clerk Maxwell remarque qu'on peut, en mélangeant trois lumières de couleurs bien choisies dans des proportions appropriées, produire une lumière de même couleur qu'une gamme très étendue. C’est la synthèse additive :


La synthèse additive utilise généralement trois lumières colorées : une rouge, une verte et une bleue (RVB ou RGB en anglais pour red, green, blue). L'addition (mais on devrait plutôt parler de multiplication) de ces trois lumières colorées en proportions convenables donne la lumière blanche. L'absence de lumière donne du noir.
Pour information, la lumière blanche dite primaire, et inexistante dans la « vraie vie », correspond à un spectrographe où toutes les fréquences sont à une intensité maximale de 1. La lumière blanche observée en pratique est une lumière blanche dite secondaire, par exemple réalisée en synthèse additive comme expliqué ci-dessus. Comment est-il donc possible de parvenir à la même perception visuelle aussi bien en superposant l’infinité des fréquences du visible qu’avec 3 fréquences bien choisies ?
Passé cette introduction, il est nécessaire de s’approprier un vocable commun sans ambigüité, dont voici les définitions ci-dessous.

Ton et teinte
En peinture, le terme couleur est ambigu ; il signifie à la fois, comme dans le langage courant, la perception visuelle colorée, et, comme dans l'expression « marchand de couleurs », le mélange de pigment ou de teinture et de liant qui sert pour peindre1. Le ton ou la teinte désignent sans ambiguïté la couleur perçue.

Le Vocabulaire typologique et technique considère ton et teinte comme synonymes4. On emploie quelquefois ton et teinte avec un sens plus restreint, où teinte désigne la couleur indépendamment des effets de dégradé, de clarté ou d'obscurité, tandis que le ton désigne les autres caractères, valeur et intensité. Une teinte peut ainsi avoir plusieurs tons, qui constituent une gamme5 ; mais d'autres auteurs inversent ces précisions6. Dans une tradition qui comprend les ouvrages sur la couleur de Chevreul, tels que vulgarisés par Charles Blanc, dont plusieurs théoriciens de la couleur reprennent les termes, de Paul Signac7 à André Lhote, ton est synonyme de valeur et teinte est l'« élément étant rebelle à la représentation par le blanc et le noir8 ».
Dans les systèmes de description de couleur informatique, la teinte est la forme pure d'une couleur, c'est-à-dire sans adjonction de blanc. Les teintes sont visualisées sur le pourtour d'un cercle chromatique.

C’est pourquoi, afin de réunir peinture et informatique, sera choisi :
Teinte = ton = forme pure d’une couleur sans adjonction de blanc (informatique – synthèse additive) ou de noir (peinture-synthèse soustractive).
Valeur = % de noir (noir = valeur max). Question : comment définir la valeur minimale ?

Chromaticité
On suppose que la couleur est une propriété indépendante de la luminosité, et on l'appelle chromaticité2.
Aucune de ces méthodes et définitions ne correspond exactement à la vision humaine ; elles ont l'avantage de permettre une approximation généralement appelée colorimétrie de base, plus tard raffinée avec la colorimétrie des différences de couleur, qui prend en compte les écarts à la linéarité de la vision humaine, donnant plusieurs espaces colorimétriques.
Parallèlement, se basant également sur des études psychophysiques, des savants et des praticiens ont établi des systèmes de description de la couleur basés sur la comparaison avec des échantillons réunis dans des catalogues. Albert Henry Munsell, se basant sur le cercle chromatique bien connu des artistes peintres, et tentant d'obtenir un écart perceptuel constant entre ses échantillons, crée son nuancier en 1909. Plus récemment, la compagnie Pantone diffuse un nuancier de 1000 teintes, permettant aux professionnels de communiquer des repères de couleur. Ces catalogues ne sont pas à proprement parler des systèmes colorimétriques : leur usage repose sur l'appréciation visuelle par une personne de la proximité de la teinte à référencer ; mais ils sont d'un usage courant chez les professionnels des arts graphiques, en raison de leur adéquation à leurs besoins.

Longueur d'onde dominante et pureté colorimétrique

L'établissement d'un système colorimétrique commence par des expériences visuelles. On définit une lumière comme la lumière blanche. Un monochromateur permet d'avoir une lumière dans une gamme de longueurs d'onde très étroite. L'observateur compare, soit en les regardant soit alternativement, soit en côte à côte, la lumière à identifier et un composé de lumière blanche et de lumière monochromatique, dont il ajuste la couleur et la proportion de lumière blanche jusqu'à ce que les deux lumières coïncident. On obtient ainsi une mesure de la lumière, composé de trois grandeurs :
• l'intensité lumineuse ;
• la longueur d'onde dominante ;
• la pureté colorimétrique, qui est la proportion de l'intensité due à la longueur d'onde dominante.
Partant du principe que la couleur est ce qui différencie deux lumières d'égale intensité, on peut considérer que deux grandeurs définissent la couleur :
• la longueur d'onde dominante ;
• la pureté colorimétrique, qui est la proportion de l'intensité due à la longueur d'onde dominante.
Avec deux grandeurs, on peut établir un diagramme. Mais il est plus commode de résoudre la question de la couleur à partir de la trichromie.

Analyse trichrome

Diagramme de chromaticité
On a systématisé l'expérience de Maxwell, qui a montré qu'un mélange opportun de trois lumières monochromatiques permet la synthèse d'une grande partie des couleurs.
L'observateur va apairer la lumière inconnue à un mélange des trois lumières monochromatiques choisies. Si c'est possible, on obtient directement les coefficients. Si on n'y parvient pas, on ajoute à la lumière inconnue une proportion d'une, ou si nécessaire deux des luicmières de base, et chercher les coefficients de cette lumière composite. On soustraira ensuite les coefficients des lumières ajoutées à la lumière inconnue. On arrive, de la sorte, à des coefficients négatifs.
La lumière composée de deux autres lumières est toujours moins saturée que ses composantes. Toutes les lumières monochromatiques autres que celles qui servent de base ont donc des coefficients négatifs.
Cette mesure dépend encore de l'évaluation d'une personne, et dépend donc des variations de sensibilité à la couleur entre les sujets. Pour arriver à une unification des résultats, la Commission internationale de l'éclairage a défini en 1931, à partir des séries d'expériences déjà effectuées, un observateur de référence, qui permet d'obtenir, par calcul, les caractéristiques d'une lumière à partir de son spectre.
Pour éliminer la variation d'intensité lumineuse, on divise tous les coefficients par la somme des trois. On obtient ainsi des coefficients de couleur dont la somme est toujours 1.
On peut ainsi créer un diagramme de chromaticité à deux dimensions, sur lequel on peut situer toutes les couleurs.
Sur ce diagramme, les couleurs obtenues par synthèse se situent nécessairement dans le polygone délimité par les couleurs qui ont servi pour les constituer. Il s'agit le plus souvent d'un triangle dont un sommet est du côté des rouges, un autre du côté des verts, et le troisième du côté des bleus.

Colorimétrie des écarts de couleur
L'analyse trichrome a l'inconvénient de ne répercuter que très imparfaitement la vision humaine. Deux points du diagramme de chromaticité éloignés de la même distance ne sont pas vus avec le même écart de couleur, c'est-à-dire, à peu près, le nombre de couleurs intermédiaires que l'on peut différencier entre eux. Pour se rapprocher de cette propriété, la CIE propose les espaces de couleurs CIE L*a*b pour les couleurs de surface et CIE LUV pour les lumières colorées

A suivre (peut être un jour )