Ficha de revisão: Introduction à la perception et la mesure de la lumière

📋 Plan du Cours

1. Nature et composition de la lumière visible
2. Grandeurs photométriques : flux, intensité, éclairement et luminance
3. Fonctionnement de l’œil humain : formation de l’image, accommodation et acuité visuelle
4. Cellules photosensibles de la rétine et perception des couleurs
5. Anomalies visuelles : myopie, hypermétropie, astigmatisme et presbytie
6. Champ visuel humain et perception spatiale
7. Synthèses additive et soustractive des couleurs et cercle chromatique
8. Principes de la trichromie et lois de Grassmann
9. Température de couleur, corps noir et étalons de blanc normalisés
10. Mesure et correction colorimétrique : thermocolorimètre, spectromètre et espaces colorimétriques

📖 1. Nature et composition de la lumière visible

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectre visible : Ensemble des ondes électromagnétiques perceptibles par l'œil humain, comprises entre 380 nm et 780 nm.
• Longueur d'onde lumineuse : Caractéristique des ondes électromagnétiques qui détermine la couleur perçue, avec une gamme visible comprise entre 380 nm et 780 nm.
• Sources primaires : Corps lumineux qui émettent de la lumière par eux-mêmes, tels que le soleil, une bougie ou une lampe.
• Longueurs d’onde du spectre : Différentes valeurs de longueur d'onde comprises entre 380 nm et 780 nm qui composent la lumière visible, correspondant à une infinité de couleurs.
• Sorcier https : //www.youtube.com/watch?v=tm7gef7kx68 Les sources de lumière Il existe deux types de corps: ceux qui sont lumineux par eux-mêmes et ceux qui réfléchissent.

📝 Points essentiels

• La lumière visible correspond aux ondes électromagnétiques comprises entre 380 nm et 780 nm.
• Les sources primaires émettent de la lumière par elles-mêmes, comme le soleil ou une lampe, tandis que les sources secondaires réfléchissent la lumière.
• La lumière blanche est composée d'une infinité de couleurs correspondant à différentes longueurs d'onde.
• La vitesse de la lumière dans l'air est de 300 000 km/s.
• De quoi la lumière blanche est-elle composée ?

💡 À retenir

La lumière visible correspond aux ondes électromagnétiques comprises entre 380 nm et 780 nm.

📖 2. Grandeurs photométriques : flux, intensité, éclairement et luminance

🔑 Notions clés & Définitions

• A noter : Un objet lumineux émet de la lumière, alors qu’un objet éclairé reçoit et réfléchit une quantité de lumière, qui dépend de la nature de cet objet.

📝 Points essentiels

• Le flux lumineux (en lumen) mesure la quantité totale de lumière émise par une source dans toutes les directions.
• L'intensité lumineuse (en candela) exprime la concentration du flux lumineux dans un angle solide donné.
• L'éclairement (en lux) est le flux lumineux reçu par unité de surface, dépendant de la distance et de l'angle d'incidence.
• La luminance (en cd/m²) est l'intensité lumineuse par unité de surface apparente pour un observateur, exprimée aussi en nits.
• La luminance peut se calculer avec la formule L = (1/π) × facteur de réflexion × éclairement.
• Ω Ω= Φ / I L’éclairement L’éclairement est le flux lumineux reçu par unité de surface, c’est-à-dire la somme des intensités de tous les rayons lumi- neux.
• Ordres de de grandeur d’éclairements Éclairement (E) en lux Flux lumineux(Φ) en lm Aire de la surface de référence(S) en m2 E = Φ / S Si le flux lumineux atteint perpendiculairement la surface à une distance (D): E0 = I/ D² Si le flux lumineux arrive avec un angle (α) non perpendiculaire sur la surface à une distance (D): Eα = (I/ D²).

💡 À retenir

Maîtriser les grandeurs photométriques clés permet de quantifier la lumière émise, reçue et perçue sur une surface, facilitant l’évaluation de l’efficacité et de l’impact lumineux d’une source ou d’un objet.

📖 3. Fonctionnement de l’œil humain : formation de l’image, accommodation et acuité visuelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Acuité visuelle : Principe d’acuité visuelle et son angle de résolution Pour aller plus loin...

📝 Points essentiels

• Le cristallin est une lentille biconvexe qui ajuste sa forme pour focaliser l'image nette sur la rétine.
• L'acuité visuelle correspond à la capacité de distinguer deux points proches, mesurée par l'angle minimal de résolution.
• Un œil emmétrope perçoit nettement un point situé à l'infini jusqu'à 60 cm sans défaut de vision.
• Un oeil dénué de tout défaut de vision (emmétrope) perçoit une image d’un point situé à l’infini jusqu’à une distance de 60cm.
• De forme biconvexe, ce- lui-ci se déforme afin de donner une image nette sur la rétine.

💡 À retenir

Le cristallin est une lentille biconvexe qui ajuste sa forme pour focaliser l'image nette sur la rétine.

📖 4. Cellules photosensibles de la rétine et perception des couleurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Cônes et les bâtonnets : Deux types de cellules photosensibles situées dans la rétine, où les cônes permettent la sensation colorée en présence de lumière suffisante et les bâtonnets détectent uniquement la luminosité.
• C’est : Terme non défini dans le contenu fourni.

📝 Points essentiels

• Les cônes sont responsables de la perception des couleurs en lumière suffisante, codant trois plages colorées : rouge, vert et bleu.
• Les bâtonnets détectent uniquement la luminosité et sont sensibles en faible lumière.
• La vision humaine est trichromatique, basée sur la combinaison des signaux des trois types de cônes.
• La vision humaine est trichromatique: elle code la lumière sur trois plages colorées rouge, verte et bleue.

💡 À retenir

Les cônes et les bâtonnets, cellules photosensibles de la rétine, ont des rôles distincts dans la perception visuelle : les cônes permettent la vision des couleurs en lumière suffisante, tandis que les bâtonnets détectent la luminosité en faible lumière, contribuant ainsi à la vision trichromatique humaine.

📖 5. Anomalies visuelles : myopie, hypermétropie, astigmatisme et presbytie

🔑 Notions clés & Définitions

• Presbytie : Diminution de l'élasticité du cristallin liée à l'âge, entraînant une difficulté à voir de près. Cette anomalie se corrige par des lentilles convergentes.
• Persistance rétinienne : Phénomène où la rétine conserve en mémoire une image différée après une exposition prolongée à celle-ci, en raison de l'activité photochimique, permettant une perception continue de l'image.

📝 Points essentiels

• La myopie est due à un globe oculaire trop long, focalisant l'image en avant de la rétine, corrigée par une lentille divergente.
• L'hypermétropie résulte d'un globe oculaire trop court, focalisant l'image derrière la rétine, corrigée par une lentille convergente.
• L'astigmatisme provient d'une cornée irrégulière produisant deux plans focaux, corrigé par une lentille cylindrique.
• La presbytie est une perte d'élasticité du cristallin liée à l'âge, entraînant une difficulté à voir de près, corrigée par des lentilles convergentes.
• On la corrige par une lentille convergente.

💡 À retenir

La presbytie est une perte d'élasticité du cristallin liée à l'âge, entraînant une difficulté à voir de près, corrigée par des lentilles convergentes.

📖 6. Champ visuel humain et perception spatiale

🔑 Notions clés & Définitions

• Champ visuel : L'ensemble de l'espace balayé simultanément par les deux yeux, couvrant environ 220° horizontalement et 130° verticalement, qui constitue la portée de la perception visuelle humaine.

📝 Points essentiels

• Le champ visuel humain correspond à l'espace total perçu par les deux yeux simultanément.
• Le champ visuel s'étend environ sur 220° horizontalement et 130° verticalement.
• La perception spatiale dépend de la capacité à analyser cet espace balayé par le regard.

💡 À retenir

Le champ visuel humain couvre une large étendue d'environ 220° horizontalement et 130° verticalement, essentielle pour la perception spatiale.

📖 7. Synthèses additive et soustractive des couleurs et cercle chromatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Synthèse additive : Modèle de fabrication des couleurs basé sur la combinaison de lumières colorées rouge, vert et bleu, utilisé notamment sur les écrans, internet et en photographie numérique.
• Synthèse soustractive : Modèle de fabrication des couleurs fondé sur l'utilisation de pigments ou colorants qui absorbent certaines longueurs d'onde, employé en peinture, en imprimerie et en photographie argentique.
• Saturation : Caractéristique d'une couleur obtenue en superposant à une teinte une quantité variable de lumière blanche, modifiant ainsi l'intensité chromatique sans changer la teinte.

📝 Points essentiels

• La synthèse soustractive utilise des pigments absorbant certaines longueurs d'onde, employée en peinture et impression.
• Le cercle chromatique représente les couleurs pures et leurs complémentaires opposées diamétralement.
• La teinte correspond à la longueur d'onde dominante, la saturation à la quantité de lumière blanche superposée.
• La luminosité est liée à la luminance et modifie la perception lumineuse de la couleur.
• La perception des couleurs Pour aller plus loin...

💡 À retenir

Différencier les modes de synthèse des couleurs et leur représentation circulaire permet de comprendre la création des couleurs.

📖 8. Principes de la trichromie et lois de Grassmann

🔑 Notions clés & Définitions

• Trichromie : Principe selon lequel toute couleur peut être obtenue par un mélange de trois couleurs primaires spécifiques, rouge, vert et bleu, normalisées par la CIE aux longueurs d'onde 700 nm, 546,1 nm et 435,8 nm respectivement.
• Lois de Grassmann : Ensemble de trois lois décrivant les propriétés mathématiques des mélanges de couleurs : la possibilité de reproduire toute couleur par trois primaires, l'additivité des couleurs, et la proportionnalité de l'intensité des primaires à celle de la couleur à reproduire.
• Peut indiquer : Expression utilisée pour décrire la capacité d'un thermocolorimètre à fournir des mesures telles que la luminance en candela par mètre carré et d'autres paramètres liés à la couleur.

📝 Points essentiels

• La trichromie affirme que toute couleur peut être reproduite par un mélange des trois couleurs primaires rouge, vert et bleu.
• La première loi de Grassmann établit la possibilité de reproduction de toute couleur par trois primaires.
• La deuxième loi de Grassmann exprime que la somme de deux couleurs peut être égalisée par la somme des primaires qui égalisent chacune.
• La troisième loi de Grassmann indique que l'intensité des primaires varie proportionnellement à l'intensité de la couleur à égaliser.
• 1ère loi: la trichromie Toute couleur peut-être reproduite par un mélange de 3 couleurs primaires R,V et B.
• 2ème loi: l’additivité La somme de deux couleurs C1 et C2 peut être égalisée par la somme des pri- maires R,V,B qui égalisent C1 et C2.

💡 À retenir

La trichromie affirme que toute couleur peut être reproduite par un mélange des trois couleurs primaires rouge, vert et bleu.

📖 9. Température de couleur, corps noir et étalons de blanc normalisés

🔑 Notions clés & Définitions

• Noir : Un objet qui absorbe toutes les radiations incidentes sans en réfléchir ni en émettre.
• Température de couleur : Élevée, plus elle vire vers le bleu.
• Blanc A : – le blanc A : il est donné par les lampes à incandescence et sert d’étalon pour les appareils de mesures colorimétrique.

📝 Points essentiels

• Le corps noir est un objet fictif absorbant 100% des radiations, dont le spectre d’émission dépend uniquement de sa température.
• Le blanc A, avec une température de couleur de 2856K, correspond aux lampes à incandescence et sert d’étalon en colorimétrie.
• Le blanc E est un blanc théorique d'égale énergie avec une température de couleur de 5600K, utilisé dans le diagramme de chromaticité CIE 1931.
• Sa Tc est de 6500K - le blanc E d’égale énergie: c’est un blanc théorique.
• La couleur du corps est celle des radiations réfléchies.

💡 À retenir

Le blanc A, avec une température de couleur de 2856K, correspond aux lampes à incandescence et sert d’étalon en colorimétrie.

📖 10. Mesure et correction colorimétrique : thermocolorimètre, spectromètre et espaces colorimétriques

🔑 Notions clés & Définitions

• Espace Colorimétrique : Un système normé qui permet de représenter les couleurs par des coordonnées numériques ou graphiques pour évaluer leur reproduction.
• Diagramme de chromaticité : Une représentation graphique normalisée qui montre toutes les couleurs visibles par l'œil humain selon leur teinte et saturation, sans inclure la luminance.

📝 Points essentiels

• Le thermocolorimètre mesure la température de couleur, l'écart en mired, et la correction de couleur dans la zone verte ou magenta.
• Le spectromètre fournit une mesure précise du spectre lumineux, des longueurs d'onde au nanomètre près, et de l'indice de rendu des couleurs (IRC).
• Le diagramme de chromaticité CIE xyZ représente toutes les couleurs visibles par l'œil humain selon leur teinte et saturation, sans la luminance.
• Le gammut est l'espace colorimétrique triangulaire limité à l'intérieur du diagramme CIE, caractérisant la gamme de couleurs qu'un dispositif peut reproduire.
• Plus le gammut est étendu, plus le dispositif peut couvrir un pourcentage élevé des couleurs visibles.
• Plus le gammut est éntendu, plus le dis- positif peut couvrir un pourcentage élevé de couleurs visibles.
• Il intègre toutes les couleurs visibles par l’oeil humain.

💡 À retenir

Savoir utiliser les outils de mesure comme le thermocolorimètre et le spectromètre, ainsi que les représentations colorimétriques telles que le diagramme de chromaticité et le gammut, permet d'évaluer et de corriger la reproduction des couleurs.

📊 Tableaux de Synthèse

Comparaison des grandeurs photométriques

Grandeur	Unité	Description
Flux	lumen	Quantité totale de lumière émise
Intensité	candela	Concentration du flux lumineux dans un angle
Éclairement	lux	Flux lumineux reçu par unité de surface
Luminance	cd/m²	Intensité lumineuse par unité de surface apparente

Différences entre synthèse additive et soustractive

Aspect	Synthèse additive	Synthèse soustractive
Principe	Mélange de lumières (R, V, B)	Utilisation de pigments absorbants
Utilisation	Écrans, numérique	Peinture
Couleurs pures	Primaires RGB	Primaires CMY

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre flux lumineux et éclairement.
2. Mélanger la perception des couleurs avec leur composition physique.
3. Confondre la synthèse additive et soustractive.
4. Oublier que la luminance dépend de la surface apparente.
5. Confondre acuité visuelle et champ visuel.
6. Mélanger la perception des couleurs avec la perception de la luminosité.
7. Confondre la température de couleur avec la couleur perçue.

✅ Checklist Examen

1. Savoir définir le spectre visible et ses limites.
2. Comprendre les grandeurs photométriques et leur unité.
3. Expliquer le fonctionnement de l’œil humain et la formation de l’image.
4. Identifier les rôles des cônes et bâtonnets dans la perception des couleurs.
5. Connaître les principales anomalies visuelles et leurs corrections.
6. Décrire le champ visuel humain et ses caractéristiques.
7. Différencier synthèse additive et soustractive des couleurs.
8. Expliquer le principe de la trichromie et lois de Grassmann.
9. Comprendre la notion de température de couleur et ses étalons.
10. Utiliser un spectromètre et un thermocolorimètre pour la mesure.
11. Représenter les couleurs dans un espace colorimétrique.
12. Connaître le cercle chromatique et le gammut.