Couleur primaire

Une couleur primaire est, dans un système de synthèse de couleurs, une couleur qui ne peut être reproduite par un mélange d'autres couleurs. Des couleurs sont dites primaires entre elles si aucune ne peut être reproduite par un mélange des autres. Quand on réalise un procédé de synthèse de couleurs, on choisit au moins trois primaires, en considérant les moyens techniques de les obtenir.

En photographie, en impression en couleurs, sur les écrans de télévision ou d'ordinateur, les couleurs primaires sont des conventions technologiques définies par des normes. Elles varient d'une application à l'autre. Elles n'ont pas de rapport avec la sensibilité particulière des trois types de cônes de l' œil [1]. Elles peuvent changer dans des limites qui dépendent de l'application qui en est faite.

Dans la plupart des applications industrielles modernes de la synthèse additive des couleurs, on prend une primaire dans chacun des champs chromatiques rouge, vert et bleu. Pour la synthèse soustractive, on utilise les couleurs complémentaires, le jaune, complémentaire du bleu, et deux autres couleurs auxquelles on donne un nom spécial, le magenta, complémentaire d'un vert et le cyan, un bleu-vert complémentaire d'un rouge. Les artistes peuvent choisir des primaires convenables au projet qu'ils entreprennent.

Généralités

Couleurs primaires entre elles

Le qualificatif « primaire » est à rapprocher de « premier » dans nombre premier. De la même façon que deux nombres sont premiers entre eux si ils n'ont aucun diviseur entier commun supérieur à 1, trois couleurs sont primaires entre elles si aucune des trois ne peut être reproduite par un mélange des deux autres.

Toutes les couleurs produites par des lumières monochromatiques sont primaires entre elles.

Choix des couleurs primaires d'un système

Les constatations de base sur les mélanges de couleurs valent, si l'on ne descend pas trop dans le détail, aussi bien pour les mélanges de matières colorantes que pour les mélanges de lumières colorées.

On peut obtenir en mélangeant deux couleurs entre elles, un grand nombre d'intermédiaires, qui n'est limité que par la capacité de la vision humaine à discriminer deux teintes proches.

En introduisant une troisième couleur, on augmente considérablement le domaine des couleurs qu'on peut produire, sauf si cette troisième couleur peut être reproduite par le mélange des deux premières. Dans ce cas, le résultat d'un mélange entre la troisième couleur et une des deux autres pourra toujours se trouver avec un mélange des deux premières. Pour qu'un système à mélange de trois couleurs agrandisse le domaine (appelé gamut) des couleurs qu'il peut imiter, il faut que ses trois couleurs soient primaires entre elles.

On conçoit aisément, et on vérifie rapidement par l'expérience, que plus deux couleurs sont différentes, plus on pourra discerner de nuances variées dans les mélanges qu'on en fait. De la même façon, plus la troisième couleur du système sera différente de n'importe laquelle de celles obtenues par le mélange des deux premières, plus on pourra créer de nuances avec le mélange des trois.

Il est bien rare que les systèmes de synthèse de couleurs ne servent pas à produire des images, et il est bien rare qu'une image ne contienne pas quelque nuance de gris. Parmi ces nuances de gris, le plus clair est appellé blanc. Le système de synthèse de couleurs doit pouvoir reproduire ces gris. Cette exigence impose des contraintes aux couleurs primaires. Supposons en effet qu'on ait choisi comme primaires un rouge, un vert et un jaune vif. Ces trois couleurs sont primaires entre elles. Qu'il s'agisse de lumières ou de colorants, on ne peut créer aucune des trois par mélange des deux autres. Mais on ne peut pas non plus faire de gris. Pour que ce soit possible, il faut que la troisième couleur soit complémentaire d'une des couleurs obtenues par mélange entre les deux premières, c'est-à-dire, par définition, qu'on puisse par leur mélange obtenir un gris.

Si le système doit reproduire un gamut restreint, comme c'est le cas dans l'art classique ou dans la télévision, où on se donne pour projet principal de bien reproduire les teints de peau humaine, on a intérêt à prendre comme primaires des couleurs qui permettent tout juste d'arriver à produire ces couleurs. En peinture, on travaille plus facilement le portrait avec un jeu de couleurs atténuées qu'en mélangeant des couleurs vives. En télévision, le procédé est industriel, et les primaires, normalisées ; mais le réglage de l'intensité de la coloration montre que plus les primaires sont différentes, plus le bruit est visible.

Développement de la notion de couleurs primaires

Depuis la Renaissance, on sait qu'en mélangeant trois pigments, un rouge, un jaune, un bleu, on peut reproduire une grande variété de couleurs. On sait aussi qu'on ne peut pas reproduire de cette façon les tons les plus vifs. Mais rien n'empêche l'artiste d'utiliser autant de couleurs qu'il le souhaite.

Dans son Optique, Isaac Newton montre la possibilité de reconstituer une sensation de blanc en faisant tourner rapidement un disque peint de secteurs colorés.

Au XIXe siècle James Clerk Maxwell, suivant les hypothèses de Thomas Young au siècle précédent, montre qu'on peut faire une synthèse additive de la plupart des couleurs en combinant trois lumières colorées bien choisies, une parmi les rouges, une autre parmi les verts, et la troisième parmi les bleus. Les couleurs choisies pour la synthèse sont les couleurs primaires de cette réalisation ( Sève 2009, p. 64-66). Les primaires peuvent être des lumières monochromatiques ou non. La synthèse n'atteint que les couleurs moins vives que ses primaires. Cet inconvénient est d'une importance modérée, parce que l'être humain différencie finement les couleurs surtout pour les tons les moins vifs.

Au cours du XIXe siècle, l' impression en couleurs développe des procédés, expérimentés au siècle précédent par Le Blon [2] qui permettent de réduire le nombre de passages sous presse d'un par couleur à seulement trois pour trois couleurs primitives, le jaune, le rouge et le bleu [3]. Ces couleurs évolueront avec la technique, et ne prendront leurs noms actuels que pendant la première moitié du XXe siècle.

Pour la synthèse soustractive, la feuille de papier blanc peut être recouverte d'encre jaune, qui absorbe le bleu, d'encre magenta, qui absorbe le vert, d'encre cyan, qui absorbe le rouge. Si les trois encres sont appliquées à la fois, aucune lumière ne se réfléchit, et on a du noir. Cependant, il est bien plus commode d'ajouter, en imprimerie, un passage noir. Une goutte d'encre noire remplace trois gouttes d'encres des couleurs primaires, là où il faut du noir. Le noir permet de moins charger le papier d'encre. En outre, les êtres humains voient mieux les détails de variation de luminosité que les variations de couleur [4].

Au début du XXe siècle la photographie argentique diapositive en couleurs apparaît avec les autochromes, avec encore une faible gamme de tons. L'image en couleurs, vue par transparence, est constituée d'une mosaïque irrégulière de points de couleurs primaires, violet, vert et orangés [5].

Vers 1930, la photographie en couleurs avec négatif, permettant la reproduction des images, commence à se diffuser. Le procédé divise le spectre visible en trois zones continues à peu près égales avec une limite aussi nette que possible. Les trois lumières correspondant à ces zones sont les primaires, bleue, verte et rouge. Le procédé est soustractif et négatif. La définition exacte des primaires dépend de la chimie des trois sortes de colorants combinés en photographie couleur, les sensibilisateurs, les filtres et les coupleurs. Les primaires varient d'une fabrication à une autre dans ce schéma ; on corrige les différences grâce des filtres sur la lumière de tirage [6].

À la même époque, les artistes du Bauhaus retournent à une réflexion sur la couleur. Les uns, comme Piet Mondrian, épousent l'idée de science des couleurs, et n'utilisent plus que rouge, jaune et bleu (le rouge primaire de Mondrian est rouge, pas magenta, et son bleu est un outremer, pas un cyan). D'autres comme Josef Albers mettent la théorie en défaut, en montrant ses insuffisances hors du laboratoire de colorimétrie et de la reproduction sans intervention humaine [7].

Dans la deuxième partie du XXe siècle, la synthèse additive des couleurs donne le principe de la télévision en couleur. Les écrans cathodiques utilisent des photophores, disposés en mosaïque, de trois couleurs, un rouge, un vert, un bleu, pour colorier l'image de télévision. Les écrans d'ordinateurs fonctionnent suivant le même principe. L'écran LCD utilise une mosaïque de filtres colorés. Au cours du temps, les primaires ont pu changer quelque peu. Les réglages permettent l'ajustement des couleurs moins vives, pour qu'elles soient transmises à l'identique ; les teintes qu'on ne peut reproduire changent un peu, mais elles ne sont pas dans la région de discrimination maximale de la vision colorée humaine. Les rattrappages, pour une image plus vigoureuse, se font avec discrétion [8].

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