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La structure et la composition de l'œil |
La perception des couleurs - Introduction
L'œil est un capteur sensible à une très petite partie du spectre des ondes électromagnétiques : le domaine du visible, qui s'étend entre 400nm (bleu) et 800nm (rouge).
Comme c'est le cas pour la grande majorité des capteurs, la réponse de l'œil est différente selon la couleur qu'il regarde. Cette non linéarité a pour origine la constitution de l'œil.
D'une personne à l'autre, la perception des couleurs est différentes. Néanmoins les différences peuvent être négligées en vue de réaliser un modèle universel. que l'on appelle "observateur moyen". Il a été définie par la CIE.
La formalisation mathématique de la subjectivité de la vision
Les scientifiques ont formalisé grâce à des formules la réponse de l'œil face aux différentes couleurs qu'il peut observer.
Le principe est simple : l'amplitude de sensation visuelle va être différent lorsqu'il observe deux couleurs différentes. S'il observe du bleu ou du rouge, l'œil va moins bien le voir que sil observe une même puissance de vert.
Pour deux longueurs d'ondes différentes, l'œil ne va pas les traiter de la même manière. Il faut donc introduire un chiffre v qui va caractériser la réponse de l'œil au stimuli. Ce dernier corrige la différence de perception de l'œil.
Les différentes valeurs de v sur tout le spectre du visible, entre 400 et 800nm, constituent une fonction λ->v(λ) (plus d'informations sur la page dédiée à la fonction). Voici l'allure de la fonction :
v(λ)" title="Représentation de la fonction λ->v(λ)" width="643" height="462" />
Concrètement
Si on note P réel la puissance émise par une source et P perçue la puissance perçue par l'œil, on a P perçue = P réel × v(λ). Afin de ne pas confondre, la puissance réelle est exprimée en Watt tandis que la puissance perçue est exprimée en lumen.
Prenons trois longueurs d'onde : λ orange=620 nm, λ bleue=430 nm et λo=555 nm
Un flux énergétique d'un watt de longueur d'onde λo=555 nm engendre un flux lumineux de Φo=683 lm.
Pour une puissance de la source d'un watt, le flux lumineux sera inférieur.
Φ orange= Po × v(λ orange) = 683 × v(620) = 683 × 0,381 = 260,2 lm
Φ bleue= Po × v(λ bleue) = 683 × v(430) = 683 × 0,0116 = 7,9 lm
Conclusion Φ orange>Φ bleue pour l'œil (en vison diurne) alors que la source d'alimentation et le rendement énergétique de la LED sont les mêmes.
Dans le cas d'une vision nocturne, la différence de puissance perçue est encore plus flagrante.
Quelques valeurs supplémentaires :
1 watt de flux radiométrique
= 0.27 lm pour λ=400 nm
= 25.9 lm pour λ= 450 nm
= 220.0 lm pour λ= 500 nm
= 679.0 lm pour λ= 550 nm
= 683.0 lm pour λ= 555 nm
= 430.0 lm pour λ= 600 nm
= 73.0 lm pour λ= 650 nm
= 2.78 lm pour λ= 700 nm
L'article sur le RGB traite également des effets de la différence de sensibilité de l'œil aux différentes longueurs d'onde.
On a donc, pour deux flux de même énergie, deux sensations visuelles différentes : un autre jeu d'unité s'impose.
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