La perception de la couleur

Il existe une infinité de couleurs au sens physique (longueur d'onde). Cependant cette infinité est limitée par plusieurs facteurs. L'oeil humain perçoit les longueurs d'onde allant de de 380 à 780 nanomètres (nm).

L'oeil

L'oeil est un organe de la vue et permet la perception des formes, reliefs ainsi que de la couleur.

La rétine est formée de trois couches distinctes que sont la cornée, le cristallin et l'humeur vitrée. La formation de l'image se fait grâce à ces couches.

La première est composée de cônes et de batonnets. Les batonnets vont permettre de distinguer les lumières de faible intensité, les cônes quant à eux, la lumière vive. Ce sont les cônes qui vont permettre la reconnaissance des couleurs.La cornée intervient dans le processus de réfraction sur le trajet des rayons lumineux. Elle détient une puissance d'environ 40 dioptries  et son rôle consiste aussi à protéger l'oeil. On trouve ensuite le cristallin dont la puissance varie en fontion de l'accommodation de 20 à 28 dioptries . Entre les deux se situe l'iris qui contrôle le flux lumineux parvenant à l'oeil. L'humeur vitrée, elle, intervient dans le système optique par sa nature et par son indice de réfraction i=1.337 (elle est formée de 95% d'eau ce qui lui permet d'absorber une grande partie rayonnement ultraviolet mais empêche donc l'oeil de voir dans ces longueurs d'onde). Enfin le nerf optique, prolongement de l'oeil sur la face postérieure, relie ce dernier au cerveau. Il apporte l'information au cerveau où elle est transformée en sensation chromatique qui donne naissance à la vue. C'est le cerveau qui reconstitue la sensation visuelle en couleur et profondeur.

dioptries = Unité de mesure de réfraction des systèmes optiques (œil, lentille de microscope ou d'appareil photographique, verre correcteur).

Humeur vitrée = substance transparente située en arrière du cristallin et qui maintien la rétine contre la paroi de l'oeil. Elle représente 90% du volume de l'oeil et lui assure sa rigidité.

Cornée = partie antérieure transparente du globe occulaire, en forme de calotte sphérique et légèrement saillante.

Cristallin = permet la mise au point et la formation d'une image nette sur la rétine, et non déformé, la vision de loin.

 

Certains défaults géométriques influent  sur la vision des couleurs ...

Achromatie: Est dû à une absence de pigments dans les cônes ( les cônes sont responsables de la vue de la couleurs).

Dichromatisme: vision de deux couleurs divisée en deux autres sous parties.

Daltonisme manque de teinte entre 540 et 700 nm ( cela correspond à la longueur d'onde du spectre visible),  ne distingue pas la teinte verte ou rouge. (Héréditaire) Il s'agit de l'absence des cônes qui permettent la vision du vert ou les cônes qui permettent la vision du rouges.

Les tritanopes : manque de teinte entre 400 et 500 nm, ils confondent le bleu et le jaune.

Trichromatisme anormal : est  dû à des pigments anormaux des cônes qui engendrent le problème d'égalisation des quantités des couleurs primaires.

Protanomaux: introduisent plus le rouge dans leur égalisation.

Deutéranomaux: introduisent plus le vert dans leur égalisation.

 

Il existe d'autres défauts géométriques qui influent la vision comme la myopie, l'hypermétropie, la presbytie mais ils influent moins sur la vision de la couleur. Cependant ils diminuent le contraste et la netteté, et surtout la notion de brillance.

 

L'apparition de la cataracte, qui se traduit par la présence de particules diffusantes dans le cristallin intervient fortement sur la vision des couleurs, se faisant préférentiellement dans le bleu. On note une disparition progressive de la vision des courtes longueurs d'ondes modifiant profondément les couleurs perçues et aboutissant à un jaunissement des verts et à une mauvaise perception des bleus et des violets.

 

La rétine

 

La rétine est l'élèment essentiel de la vision car cette fine membrane qui tapisse le fond de l'oeil contient à la fois les cellules sensibles à la lumière, les cellules  responsables du pré-traitement (spatial et colorimétrique) de l'informaion et celles qui transmettent cette information au cerveau.

La rétine contient deux types de photo-récepteurs dont la répartition spatiale est différente. Les cônes sont les seuls présents dans la fovéa et leur densité diminue en allant vers la périphérie. Les batônnets au contraire sont absents de la zone centrale et présentent un maximum de densité environ 20 ° de l'axe optique. Il y a une zone aveugle de 2 mm de diamètre.

fovéa = zone de la rétine où la vision est la plus précise. C'est dans cette zone que la majeure partie de l'appréciation des couleurs se fait.

Les cônes présentent dans la partie centrale de la fovéa une densité spatiale d'environ 150000 par mm² avec la répartition hexagonale . Cela correspond à une couverture de photo-détecteur d'environ une minute d'angle. C'est la limite maximale de la résolution de l'oeil humain.

Il existe trois types de cônes qui diffère par leurs sensibilités spectrales. Ce sont responsables de notre aptitude à distinguer les couleur, et leur réponse correspond à la vision photoptique.

Les trois types de cônes sont: les cônes "S" sensible à la longueur d'onde 425 nm (bleu) représentent  4% des cônes

                                              les cônes "M" sensible à la longueur d'onde 525 nm (vert) représentent 32% des cônes

                                              les cônes "L" sensible à la longuer d'onde 575 nm ( rouge) représentent  64% des cônes

Les bâtonnets ont une répartition complémentaire de celle des cônes. Il ont une sensibilité plus grande que celle des cônes mais n'ont qu'un seul type de sensibilité spectrale. Ils ne fournissent donc aucune information colorimétrique mais uniquement une information photométrique. Ils permettent la vision nocturne.

La photométrie = la science qui étudie le rayonnement lumineux.

Il existe une courbe qui montre la sensibilité maximale de l'oeil humain, en focntion de la longueur d'onde : on y voit un pic maximal à environ 550nm, soit dans la lumière verte qui produit une forte impression de luminosité (cette courbe est croissante de 400 à 550nm puis décroissante de 550 à 700nm). La sensibilité des photorécepteur à l'énergie photonique est dûe à la présence de pigments.

 

La rétine est donc le siège d'un pré-traitement spatial et colorimétrique destiné à réduire la quantité d'informations à transmettre.

 

 

L'interprétation par le cerveau

 

Le signal qui sort de la rétine est transporté par les axones des cellules ganglionnaires regroupés dans les nerfs optiques. Ces derniers se croisent dans le chiasma optique en se séparant par moitié pour que chaque demi-champ visuel se projette dans l'hemisphère opposé du cortex visuel primaire. La suite du traitement de l'information colorée ce sont les neurologues qui ont identifié dans le cortex visual primaire des zones spécialisées.

SI l'oeil ne voit que dans des très petites variation de longueurs d'onde ou de chromaticité, et même si sa sensibilité s'étend au-delà des couleurs pures, leur saturation, leur luminosité et dépend des caractéristiques d'observation et de l'individu (âge, fatigue), le cerveau est, lui, capable d'une analyse beaucoup plus complète. La limite s'étend donc aux particularités de l'individu et sa qualité d'interprétation.

axone = fibre nerveuse, prolongement du corps cellulaire d'un neuronne

 

La perception humaine de la couleur est forcement partiale. Elle permet cependant d'expliquer la plupart des phénomènes objectifs de la vision des couleurs.

 

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