Leçons de niveau 11

Introduction à l'infographie/Notions Fondamentales

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Notions Fondamentales
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Chapitre no 2
Leçon : Introduction à l'infographie
Chap. préc. : Généralités
Chap. suiv. : Info dans Graphie
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Introduction à l'infographie/Notions Fondamentales
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Premières Notions Fondamentales[modifier | modifier le wikicode]

(chapitre 2)


Zeichen 114 - Schleudergefahr bei Nässe und Schmutz, StVO 1992.svg

Cette section est difficile. Même si elle ne fait intervenir que des notions du niveau indiqué, il est conseillé d’avoir du recul sur les notions présentées pour bien comprendre ce qui suit. Cependant, ce contenu n’est pas fondamental et peut être sauté en première lecture.

Maintenant que les tous premiers fondamentaux viennent d’être jetés, nous allons passer à l'approfondissement un peu plus poussé de quelques autres notions, bien plus cruciales pour la peine !

La Couleur[modifier | modifier le wikicode]

Dans le précédent chapitre nous avons sciemment omis quelques définitions de termes qui, pour le coup, sont à la fois : plus génériques, et plus spécifiques. C'est le cas de la couleur, de la lumière, de la vision humaine, ... C'est donc ce que nous allons voir immédiatement de manière, une fois de plus, un peu grossière.

"Les couleurs", vous allez me dire que vous savez pertinemment ce que c’est : ça tombe sous le sens, c’est naturel, inné pour vous, etc., et pourtant... êtes vous vraiment certain de savoir ce qu'est vraiment "LA COULEUR" ???

Eh bien, c’est ce que nous allons tenter de définir à travers tout ce chapitre car la couleur est un domaine d'expertise en soit, particulièrement complexe, et il serait une erreur de ne pas faire l'effort d'approfondir cette notion qui est, finalement, assez abstraite. Car oui, TOUTE l'infographie (de toute nature soit-elle), est fondamentalement basée dessus. Il faut donc s'y arrêter et franchir la frontière du "sens inné" que l’on en a afin de porter notre réflexion sur son analyse.

Déjà, on faut avoir conscience de 2 choses fondamentales :

  • Elle est intimement liée à ce phénomène physique que l’on appelle "la lumière" : sans lumière, pas de couleur (enfin, à part le noir, évidemment) !
  • Elle dépends de nos yeux, de la vision humaine, et comporte donc un aspect biologique et un aspect cognitif, tout deux subjectifs.

La Lumière[modifier | modifier le wikicode]

C'est donc un phénomène appartenant à la science Physique. Mais pour être tout à fait franc, les scientifiques eux-même ne sont pas encore (en 2012) d'accord entre eux sur la nature réelle de la lumière. Pour tenter de la décrire, ils se fondent donc sur des théories appartenant au domaine de la physique quantique, via l'observation de ses comportements étranges en fonctions de leurs expériences (tout aussi étranges d'ailleurs !). En revanche, ce que l’on sait déjà c’est qu'elle se comporte (vraisemblablement) autant comme un flot de particules subatomiques que comme une onde électromagnétique (i.e., comme une onde radio omnidirectionnelle, se propageant sphériquement dans toutes les directions à la fois, tout comme les ondes sonores en somme).

Réflexion de la lumière
Réfraction.

Lorsqu'on la considère comme étant une particule subatomique (donc, bien plus petite que tout ce qui se trouve à l'intérieur des atomes - tels que les protons, les neutrons et les électrons), on parle alors de "photons". Or, les photons n'auraient pas de masse (c'est-à-dire qu’ils ne pèseraient rien, comme s'ils n'existaient pas alors qu’ils sont bien là - étonnant n'est-ce pas !).
​ Pour expliquer la couleur nous allons la considérer sous son autre angle, c'est-à-dire, celui d'une onde électromagnétique (onde portée, donc, par des photons, mais se comportant quand même comme des ondes quoi !).

Alors déjà, on peut constater une chose : ces ondes ne traversent pas toutes les matières. Ben oui, parce que sinon, nous ne pourrions pas les voir avec nos yeux si elles les traversaient sans s'arrêter !!! Donc, elles se reflètent dessus (on appelle ça la réflexion). Et quand elles traversent des matières translucides (c'est-à-dire, pas tout à fait transparentes), ou même, transparentes (comme l'air que l’on respire p.ex.), les rayons, ces ondes, sont légèrement déviées (on appelle ça la réfraction). Pour information, chaque matière translucide possède un indice de réfraction correspondant à l'écart entre l'angle normal et celui résultant de ce phénomène de déviation...

Ce qu’il faut maintenant savoir à propos des ondes électromagnétiques c’est qu’elles vibrent toutes. Et ce, selon un rythme régulier qu'on appelle "la fréquence". Vous savez déjà que les appareils tels que les radios, les télévisions, les téléphones sans fils, les radars, etc. utilisent également des "ondes radio" (dites "ondes électromagnétiques" donc). Et ces ondes sont de même nature (enfin, pas tout à fait pour nos physiciens, mais pour nous, c’est exactement la même chose on va dire). Donc, la lumière n'est que des ondes radio, et ces ondes vibrent également, comme les autres ! Et donc, l’on distingue toutes ces ondes différentes (mais de nature identique, à savoir "électromagnétique"), par leur fréquence vibratoire. Vous me suivez pour l'instant j’espère !?

Pour quantifier n’importe quelle fréquence, les physiciens les mesurent, les comptent, toutes sur 1 seconde. L'unité de "leur nombre de vibration en 1 seconde" est exprimé en Hertz via le symbole Hz. Par exemple, si votre tympan (ou votre téléphone) vibre 50 fois en 1 seule seconde, alors c’est que le son qu’il perçoit a une fréquence de 50 Hz (enfin, physiquement, votre tympan ne réagira pas en dessous d'une fréquence de plusieurs kilo-hertz et vous n'entendrez donc pas ce son de 50 Hz - c’est pareil avec les yeux mais sur d'autres plages de fréquences).

Courbe d'une fréquence vibratoire sinusoïdale selon différentes fréquences.

L'ensemble de toutes les vibrations, de toutes les fréquences, que peuvent prendre toutes les ondes électromagnétiques est appelé "spectre électromagnétique". La lumière se trouve donc sur une certaine partie de ce spectre alors que les ondes des radios se trouvent sur une autre et que les ondes des télés sur une autre encore, etc. (à chacun sa "bande de fréquences", son "spectre de fréquences", sa "bande passante", "plage de fréquences", ...)

Spectre.svg


Bon, le truc c’est que, si elles vibrent, elles se déplacent aussi en même temps. Il faut voir ça exactement comme "le son" qui n'est qu'un autre phénomène physique ondulatoire/vibratoire mais juste de nature différente de celle de l'électromagnétisme puisque là, c’est l'air ambiant qui vibre, et pas les photons qui se déplacent tout autour de nous.
​ Donc, ça vibre et ça avance (comme les trains !). Du coup, sur 1 mètre, chaque onde va vibrer un nombre de fois différent. Par exemple, si l'onde ne vibre qu'une seule fois sur 1 mètre, on dira qu'elle a une "longueur d'onde" de 1 mètre (normal quoi !). Si elle vibre 2 fois, toujours sur 1 mètre, sa "longueur d'onde" sera donc de moitié : 50 cm.
​ La longueur d'onde correspond donc à la distance parcourue (par l'onde) lorsqu'elle a vibré 1 fois. Ah oui, il faut aussi préciser qu’elles vont toutes à la même vitesse, c’est pour ça qu'on les différencies de cette manière !
​ Autrement dit, pour "qualifier" une onde (c'est-à-dire, la distinguer de ses consœurs), on peut utiliser : soit sa le nombre de fois qu'elle va vibrer (sa fréquence vibratoire) dans un laps de temps donné (typiquement, en 1 seconde et calculé en hertz), soit sur la distance qu'elle a parcoure (à leur vitesse constante dite "vitesse de la lumière" ;-) le temps d'1 vibration (sa longueur d'onde).

Pour ceux qui n'auraient pas bien compris : Les ondes électromagnétiques, dont la lumière fait parti, se déplacent toutes à la même vitesse (dite, "vitesse de la lumière" et qui est d'environ 300 000 km par seconde). Mais chaque onde vibre plus ou moins rapidement (par rapport à leurs consœurs). Donc, chaque seconde, une onde va parcourir 300'000 km ET, va vibrer un certain nombre de fois. Ce nombre de fois est sa fréquence. Elle permet de différencier les ondes les unes des autres. Donc, la question que se sont posé les scientifiques est de savoir : quelle distance parcoure physiquement une onde spécifique durant 1 seule de ses vibrations. Le résultat est donc une distance, LA distance lors d'une seule vibration. Ca, c’est donc la "longueur d'onde" (et non la longueur de l'onde qui, elle, n’est pas vraiment calculable puisqu'elles sont partout et se déplacent en permanence). Donc, si vous préférez, ces deux aspects sont intimement liés puisque c’est exactement la même chose. C'est juste une manière différence de décrire les ondes (nous allons voir tout de suite pourquoi d'ailleurs !).

Alors, pourquoi avoir le choix ? Tout simplement parce que leurs longueurs d'onde (la distance qu’elles parcourent en 1 vibration) vont du kilomètre à une échelle atomique. Vu la différence de ces grandeurs, il est parfois plus pratique d’utiliser leur fréquence (pour les grandes ondes qui vibrent peu chaque seconde), et parfois, leur longueur d'onde (pour les ondes très courtes qui vibrent des milliards de fois chaque seconde). (sachant que, dans tous les cas, leur vitesse constante est de 300'000 km par seconde ; sinon, nous aurions simplement utilisé le facteur de leur vitesse pour les différencier : ça aurait été plus simple pour tout le monde !)

Domaines du spectre électromagnétique.svg


La lumière fait parti de la catégorie des ondes courtes, vibrant des milliards de fois chaque seconde. Elles ont donc des longueurs d'onde très petites. Alors, l’ensemble du spectre (électromagnétique) de la lumière visible (par l'œil humain, parce que pour les autres animaux, c’est encore une autre histoire), va, grosso modo, de 400 nano-mètres à 800 nanomètres (nm). C'est donc extrêmement petit (juste un peu plus gros qu'un atome) et ça vibre super rapidement.

Donc, toutes les couleurs sont, d'un point de vu purement physique, contenues dans ce spectre électromagnétique allant de 380nm à 780nm (enfin, grosso modo).

Couleurspectrales Wikipedia.svg


À ce tout petit détail près, comme vous pouvez le constater, que dans ce spectre ne se trouve pas exactement l’ensemble de toutes les couleurs mais seulement les teintes (et pas l’ensemble de leurs variantes). Par exemple, l’on constate immédiatement que le blanc n'apparaît pas sur le spectre physique. Donc, si l’on prends chaque longueur d'onde de chaque couleur du spectre, on parle alors "d'ondes électromagnétique monochromatiques", c'est-à-dire, n'ayant qu'une seule couleur. Ce spectre, débutant du rouge et se terminant au magenta, ne comporte pas le blanc, pas le gris, pas le rouge-pâle, pas le vert kaki, ... Pour obtenir toutes les variantes il faut, de fait, mélanger entre elles certaines de ces ondes monochromatiques. Ce qui nous donne donc (je vous l'donne en mille), TADA : UNE COULEUR (perçue). Il faut donc bien distinguer les teintes du spectre électromagnétique qui ne sont donc que des ondes monochromatiques (des couleurs de base, des couleurs "pures") de ce que nous appelons LA COULEUR qui, elle, est en réalité un mélange de plusieurs ondes de base (monochromatiques donc) que notre cerveau synthétise sous la forme d'une et une seule information : une couleur.

Synthèse additive
Synthèse soustractive

Alors là, tout artiste le sait, il existe 2 types de mélanges possible : la synthèse additive et la synthèse soustractive. Dans le premier cas, on additionne les ondes monochromatiques pour former 1 couleur, et dans le second, ben je vous laisse deviner... Le truc à savoir c’est que si l’on mélange ensemble TOUTES les ondes monochromatiques du spectre de la lumière visible, ben ça nous donne du blanc. Voila, vous savez tout... enfin... presque...

Bon, tout n’est pas évidemment si simple que ça, mais je vous épargne certains détails (à vous de creuser la question). Sachez encore que lorsqu'on mélange des lumières entre elles, la couleur produite est de nature additive alors que lorsque qu'on mélange des matières entre elles (lumière perçue par réflexion sur les objets), c’est l'autre, la soustractive, qui intervient dans la composition finale de la couleur perçue.


Ondes Electromagnétiques[modifier | modifier le wikicode]

Panneau d’avertissement Attention : cette section est facultative et ne reflète pas la réalité. Elle est destinée à aider les personnes soucieuses de mieux comprendre, percevoir, appréhender ce sujet !

L'électromagnétisme est l'une des 4 forces fondamentales qui régissent l'univers (subatomique en particulier, base de la physique quantique), les autres étant : la gravité, l'interaction (ou "attraction") forte, et l'interaction faible.

Il ne faut donc pas confondre "l'électromagnétisme" avec l'électricité et le magnétisme bien que, en définitive, cette force soit celle étant à la source de ces phénomènes. Et d'ailleurs, l'électricité (qui concerne en fait un type d'interactions des électrons au seins des atomes) est étroitement liée au magnétisme (les aimants). On peut même dire que là où il y a de l'électricité, il y a du magnétisme, et inversement : c’est grâce à ce lien étroit entre ces deux phénomènes, et donc, grâce à cette force fondamentale que l’on produit l'électricité.

Les ondes électromagnétiques peuvent être imaginées comme des d'ondes auto-propagées ayant une oscillation transversale couplée des champs électrique ET magnétique.

Ces diagrammes 3D montrent une onde plane polarisée se propageant linéairement : (chaque couleur correspond ici soit au champ magnétique, soit au champ électrique)

Onde électromagnétique : oscillation couplée du champ électrique et du champ magnétique. Onde electromagnétique.png

Electromagneticwave3Dfromside.gif Electromagneticwave3D.gif

Notez qu'ici les champs électrique et magnétique sont ici polarisé, "en phase" l'un avec l'autre, atteignant chacun ainsi leur maximum et leur minimum simultanément !


Et voici différents types de filtres permettant de "polariser" les ondes électromagnétiques de la lumière :

Circular.Polarization.Circularly.Polarized.Light Circular.Polarizer Creating.Left.Handed.Helix.View.svg

Il faut en fait considérer ces variations ondulatoires comme des variations d'intensité, et non des ondulations spatiales, c’est là qu'est toute la nuance et la difficulté de compréhension que l’on peut avoir de la lumière. En fait, il faut considérer que les photons, plutôt que de vibrer, "pulsent énergétiquement". Donc, ils se propagent en ligne droite, mais l'énergie de leurs champs électrique et magnétique, donc, leur énergie électromagnétique, varient au fil du temps.

Et il faut aussi bien comprendre qu’ils se propagent (spatialement cette fois, i.e., dans notre espace physique) de manière "omnidirectionnel". C'est-à-dire, dans toutes les directions à la fois ! Donc, sous la forme d'une sphère que ne cesserait de croître, perdant peu à peu de sa densité énergétique au fur et à mesure que sa surface s’accroitrait (que la densité de ses photons diminuerait si vous préférez, même si c’est un peu plus compliqué que ça en fait !). Un peu comme une explosion si vous préférez ! Le meilleur moyen de bien comprendre ça, c’est de reprendre l'exemple de la propagation des ondes sonores :

Spherical pressure waves.gif

Ceci fait déjà appelle à la notion "d'intensité lumineuse" (qui se calcule selon une surface - typiquement, de 1 m2). C'est pourquoi vous avez beau éclairer une montagne avec votre lampe de poche, elle ne s'illumine pas comme en plein jour : parce que l'intensité lumineuse initiale de votre lampe de poche s'atténuera trop rapidement. Dans ce cas, on peut dire qu'elle n'émettra pas suffisamment de photons pour que chaque atome de la montagne vous les renvoient par réflexion (partielle). Mais cette déperdition dépend intimement de la matière que la lumière traverse : l'atmosphère freine la lumière et lui fait donc perdre un peu d'énergie à chaque centimètre qu'elle parcoure ! L'eau, c’est encore bien pire. Et certaines matières sont tellement denses que les photos ne peuvent même pas les traverser : ils sont juste "renvoyé à l'expéditeur" !

Ceci nous amène donc au phénomène de la réflexion lumineuse. En effet, si sur la trajectoire de cette onde sphérique se trouve un truc plat (un plan), la lumière sera, à la fois : partiellement absorbée par le matériau (selon certains facteurs que nous n'aborderons pas ici), ET à la fois, partiellement réfléchie (nous allons y revenir). Sauf que, là où c’est difficile à comprendre c’est que, on va dire, lorsque chaque photon heurte quelque chose de dur, ben au lieu d’être simplement renvoyé, il génère lui-même une onde de retour. c’est un peu comme s'il se subdivisait sphériquement en une multitude de photons dont leur somme énergétique serait celle de leur papa (mais allant dans le sens opposé à leur papa qui vient de briser sur le truc dur).

Mais, statistiquement, la majorité de tous ces "bébés photons" iront vers une direction bien précise dépendant de l'angle sous lequel leur papa aura heurté la "plan de réflexion". C'est un peu comme au billard sauf que là, les boules sont faites de sable et chaque fois qu’elles heurtent un bord, certains grains de sablent s'éparpillent et donc, la boule perd de son volume au fur et à mesure qu'elle rebondit. Et comme le tapis du billard (i.e., le "milieu environnant", typiquement, l'air) n’est pas totalement lisse (i.e., "vide"), ben le frottement agit comme une râpe et la boule perd aussi quelque grains à chaque centimètre parcourut.
​ Sauf que, vous l'avez compris, tous ces petits grains perdus, au lieu de rester bêtement inertes sur le tapis du billard, eh bien ils agissent comme de petites billes de sable et partent de leur coté. À la fin des fins, lorsque qu'un photon n'a plus suffisamment d'énergie, il disparaît, il va au paradis des photons... et ainsi en va de la durée de vie de ces particules si spéciales.

Donc, si vous avez bien suivi, sur le tapis du billard, eh bien il y a plein de boules de sable un peu partout, qui vont dans toutes les directions, qui grossissent et s'amoindrissent et dont chaque grain a une pulsation électrique et magnétique, le tout, en interagissant avec leur environnement (donc, de manière réciproque : les atomes peuvent émettre de la lumière, et la lumière peut agir sur les atomes de bien des manières différentes...).

Eh bien, la lumière, ce n'est rien d’autre que cette "soupe d'ondes électromagnétiques". Du coup, à chaque endroit de l'espace, il y a plein de petit photons allant dans plein de directions différentes. Alors, que peut-il se passer à leur échelle. Eh bien, on peut dire que (i.e., même si ce n’est pas vraiment exacte), soit ils se frôlent et il ne se passe rien, soit ils se heurtent et alors, ils interfèrent entre eux. Mais en fait, ça ne dévient pas leur trajectoire ! Eh oui, parce qu'en fait, ils n'ont pas de masse, donc, c’est un peu comme s'ils n'existaient pas vraiment (les coquins). Par contre, quand ils se croisent, ce sont leurs pulsations qui sont impactés. du coup, temporairement, la somme de leurs fréquences change. On peut le voir ce phénomène sur ces quelques illustrations :

Interférence d'onde circulaires émises par deux sources voisines
Interference of waves from two point sources.
Two-point interference in a ripple tank.
Optical interference between two point sources for different wavelengths and source separations
Illustration de l'expérience des fentes de Young.
Modèle informatique d'un schéma d'interférence de deux fentes de diffraction.
Densité de probabilité d'un électron au passage des deux fentes
Simulation des interférences obtenues après les fentes de Young : les deux points en bas de l'image sont les sources de lumière.
Note : ce domaine d'étude s’appelle "l'interférométrie"...

Ce qui est donc à retenir ici c’est qu’il y a dans l'espace une soupe d'ondes électromagnétiques dont on ne perçoit (que l’on voit avec nos yeux) que l’ensemble des ondes dont les longueurs d'ondes (et donc, les fréquences) constituent la portion visible sur spectre électromagnétique ! (relisez bien cette phrase !)
​ Et que, par conséquent : les ondes se chevauchent, se confondent, se superposent.
​ Ce point est en effet crucial à comprendre : en tout point de l'espace se trouve une multitude d'ondes ayant des fréquences, des intensités, et des directions, différentes, donc, superposées.

Et, concernant la lumière, les prismes (généralement en verre, ou, tout du moins, nécessairement translucides) permettent, grâce au phénomène de réfraction (entrante ET sortante, i.e., du double changement de milieu physique) de la lumière, la séparation (sous la forme de bandes), la dissociation, des faisceaux d'ondes superposées qui y rentrent :

Light dispersion conceptual waves.gif
Note : la réfraction dévie les rayons et se produit lorsque la lumière change subitement de milieu de diffusion.


Mais que se passe-t-il alors vraiment lorsque la lumière se réfléchie sur de la matière, sur un objet ???
​ Eh bien en réalité, chaque matière absorbe une partie du spectre des ondes EM qui la frappe, et en renvoie le reste (proportionnellement selon l'angle d'incidence initial...).
​ Donc, par exemple, si une lumière blanche (comportant donc l’ensemble superposé des fréquences du spectre EM visible) vient frapper un objet, et que cette objet absorbe, disons, les fréquences monochromatiques (correspondant aux) jaunes et cyans, la lumière qui sera renvoyée en sera donc privée. Du coup, l'observateur verra cet objet de la couleur : blanc - jaunes - cyans = magentas (cf. synthèse soustractive). En synthèse additive, si un miroir parfait reflétait vers la même direction la lumière de deux sources, l'une rouge, et l'autre bleue, ça nous donnerait : noir + rouges + bleues = magentas.

Donc, vous voyez que la couleur est totalement dépendante de la synthèse et que la lumière n'a, en soit, pas véritablement de couleur puisqu’il ne s'agit que d'une soupe d'ondes électromagnétiques. C'est donc l'observateur qui devra interpréter les ondes EM qu’il reçoit, et en faire la synthèse additive selon celles qui manquent à l'appel !

Vision Humaine[modifier | modifier le wikicode]

Schematic diagram of the human eye fr.svg
Coupe oeil.jpg
Cone rode.svg
Densité cone-batonnets.svg
Gamme luminance.svg
Courbes d'absorbance des cônes et des bâtonnets pour l'Homme.

Maintenant qu'on a vu l'aspect physique, passons maintenant de l'autre coté du miroir de la réalité : le nôtre.

Nous voyons avec nos yeux, c’est toujours bon de s'en rappeler. Mais poussons le raisonnement un peu plus loin. Il n'y a pas que les yeux qui interviennent dans ce qui constitue la "'vision humaine", il y a également notre cerveau et donc, nos connaissances. Exemple : si l’on vous a appris que le vert est rouge et que le rouge se nomme "bleu", le bleu sera, pour vous, du vert ! Vous pouvez percevoir par ce simple exemple toute l'importance de la cognition ainsi que son aspect hautement subjectif. Autrement dit, toutes les couleurs sont perçues de manière différentes par chaque individu. Cependant, et comme nous sommes des animaux sociables (enfin, à nos heures), nous somme à peu près tous arrivé à nous mettre d'accord sur la description qu’il fallait faire de notre réalité commune en donnant un nom à chacune de ces couleurs, et ce, malgré le fait qu'on les perçoivent tous de manière légèrement différente.

Seulement voila, le problème c’est que, même biologiquement, nous ne sommes pas tous égaux pour Mère Nature et donc, la sensibilité de nos yeux aux couleurs et à la lumière n’est pas la même d'un individu à l'autre (physiquement, je veux dire, en plus de "subjectivement" !). Pire encore : certains disposent de 3 bras au lieu de 2 !!! Si si, je vous assure. Mais voyons ça d'un peu plus près.

Sans vouloir vous refaire le cours de toute la biologie de l’œil humain, en infographie nous avons besoin de connaître quelques spécificités (malheureusement, trop souvent ignorées de certains infographistes) de ces organes vitaux absolument géniaux. Vous savez déjà que les images que l’on perçoit se projettent (inversées, mais le cerveau corrige ça) sur la paroi du fond de l’œil. Paroi sur laquelle est collée (oui, collée puisqu'elle peut se décoller) la rétine. C'est elle le capteur sensoriel qui transforme la lumière (information physique, optique) en flux d'impulsions nerveuses (informations bio-électriques, puis cognitives en passant par le cortex visuel).

Alors, comme nous avons plusieurs remarques très importantes à faire, nous allons déjà commencer par la composition de la rétine avant de passer à sa structure :

Il y a 2 types de cellules qui nous intéressent : les photoréceptrices (celles qui captent les photons).


Les Bâtonnets[modifier | modifier le wikicode]

Ces cellules ne sont sensibles qu’à l'intensité de la lumière. C'est-à-dire qu’elles ne perçoivent pas la chrominance, les couleurs si vous préférez, juste les variations de l'intensité lumineuse (en nuances de gris). En revanche, elles sont 1 million de fois plus précises, sensibles, dans ce domaine que leurs consœurs et extrêmement réactives (i.e. : adaptation plus rapide aux changements d'intensité). Elles sont, en moyenne, 120 millions par œil et constituent près de 95% des cellules photo-réceptives de la rétine, et pourtant, leurs connexions constituent moins de 50% du nerf optique. Autrement dit, elles ne procurent qu'une faible acuité visuelle, une faible "résolution".

En outre, leur répartition, leur densité, est plus grande sur le pourtour de la macula (l'axe de vision) et en périphérie qu'au centre de la fovéa (le centre de la vision) dont elles sont totalement absente. Il faut savoir en outre que leur sensibilité maximale correspond à un rayonnement électromagnétique d'environ 510 nm, c'est-à-dire, dans les verts.

Leur réactivité et leur répartition les dédient à la perception du mouvement (par le cortex visuel - zone à l'arrière du cerveau).
​ Quant à leur sensibilité, elle les dédient à la vision crépusculaire dite "scotopique".

Ce sont donc des cellules préhistoriques devant veiller aux dangers, nous maintenir en alerte, et donc, en vie. Et on peut dire que dans ce domaine là, elles ont plutôt bien fonctionné jusqu'à maintenant car qu'importe la précision de la forme qui s'apprête à nous dévorer, percevoir immédiatement (en périphérie) sa sortie brutale de l'obscurité (sensibilité) est le plus important pour activer ses petit jambes.

Mais vous verrez un peu plus tard que leurs propriétés ont trouvé un intérêt particulier en infographie au travers de formats d'image tels que le JPEG...

Les Cônes[modifier | modifier le wikicode]

Ces cellules sont en fait de 3 types, chacune spécialisée dans la réception d'une tranche du spectre visible et sont sensibles à l'intensité de la lumière reçue dans leurs spectres respectifs uniquement. Ces tranches se chevauchant les unes les autres, les cellules nerveuse peuvent ainsi reconstituer, par synthèse additive, le signale bio-électrique de la couleur à renvoyer au cerveau pour interprétation.

Elles sont, en moyenne, 6 millions par œil et constituent seulement 5% des photorécepteurs mais un peu plus de la moitié des liaisons du nerf optique.
​ Mais leur répartition est presque inverse à celle des bâtonnets : la fovéa en est exclusivement constituée, leur densité est très forte dans la macula, mais presque nulle dans le reste de la rétine, c'est-à-dire, hors du centre de l'axe optique. Il est à noter que leur densité dans la fovéa (ou elles sont exclusive, i.e., où l’on ne trouve aucun bâtonnets) est plus grand en son centre (50 par 100 microns contre 12/100µm dans sa périphérie).

Leur réactivité et leur sensibilité aux variations de luminosité sont faibles. Elles sont donc réellement dédiées à la perception des couleurs, c'est-à-dire, des teintes et de leur saturation.

Les trois types de cônes ont une sensibilité spectrale (aux un rayonnements électromagnétiques) maximale correspondant aux longueurs d'onde respectives de : 437nm pour les bleus, 533nm pour les verts, et 564nm pour les rouges/jaunes. Mais comme leurs spectres étant étendus (et se chevauchant), ils peuvent capter des intensités lumineuses annexes à leur sensibilité maximale. Par exemple, les cônes verts pourront capter quelques photons sur les jaunes et sur les bleus, etc. Il ne s'agit en fait que d'une probabilité d'absorption photonique suivant la sensibilité spectrale du pigment du cône...
​ Ces maximums de sensibilité peuvent, d'un individu à l'autre, être différents de plusieurs nanos et non parfaitement centrés sur les couleurs primaires (le R ayant une meilleur sensibilité sur les jaunes que sur les rouges, etc.).

Vous remarquerez qu’il s'agit là de couleurs primaires permettant la synthèse additive typique aux lumières. Nous reparlerons d'ailleurs du système chromatique RVB un peu plus tard... Alors, même si les chiffres varient grandement d'une estimation à l'autre, l’on considère que l’œil humain peut distinguer environ 300'000 couleurs différentes.

Il est à noter que les cônes B sont les moins nombreux (~5%), puis viennent les cônes V, puis les R, mais toujours avec des variations importantes entre les individus. Il est remarquable également que la sensibilité spectrale très proche des cônes V et R fait qu’ils servent principalement à détecter la structure spatiale des images. Et le fait que les bâtonnets soient également centrés sur les verts en fait la couleur dont l’œil humain en perçoit le plus de nuances. Autrement dit, pour nous, pour notre espèce, il existe plus de verts que d'autres couleurs. Et aussi que les couleurs nous aident à interpréter certaines informations des images perçues (profondeur, intérêts; ...).

Il est remarquable de, selon certaines recherches actuelles, 10% des hommes et environ 50% des femmes disposeraient d'un 4e type de cônes sensibles aux jaunes/orange, augmentant ainsi encore d'avantage notre sensibilité de distinction des nuances de verts !

Cependant, toutes ces informations quantitatives sont à prendre avec des pincettes puisque chaque individu est différent et que les sources et techniques d'analyse ne sont pas totalement fiables...

La Rétine[modifier | modifier le wikicode]

Rétinographie de l'œil: la macula est la tache sombre à gauche (la papille, origine du nerf optique, est la tache claire à droite)
Fundus photograph of normal right eye.jpg

Elle peut se décoller, bon, ça, d'accord, mais encore ?
​ Si vous avez bien tout suivit, vous savez que l’on peut distinguer 4 zones dans sa structure :

  • la macula : région centrale de la rétine, située proche de l'axe optique et mesurant approximativement 2mm (selon les sources, entre 1,5 mm et 2,5 mm). C'est la zone intermédiaire entre la fovéa (qu'elle contient) est le reste de la rétine. Elle est principalement constituée de cônes de densité moyenne ayant donc une acuité visuelle moyenne.
  • la fovéa : région centrale de la macula ne contenant que des cônes (la majorité d'entre eux en fait) et mesurant approximativement 0,3 mm. Cette région forme une petite dépression au centre du champ visuel de la rétine et où l’acuité visuelle est à son maximum. Cette région toute petite se projette ensuite dans le cortex sur une aire mille fois plus grande. Dès qu'on s'éloigne du centre, la densité des cônes diminue très rapidement et l'acuité s'en trouve corrélativement fortement réduite. Cette propriété de restriction de l'acuité à une petite région rétinienne oblige à bouger des yeux sans arrêt pour percevoir clairement les objets intéressants.
  • le reste de la rétine : région où se concentre les bâtonnets, très pauvre en cônes, et servant donc de vision périphérique dédié à la perception des mouvements et des infimes variations de luminosité.
  • la papille : (dit aussi "point aveugle" ou "tache de Mariotte") région d'émergence du nerf optique et des vaisseaux sanguins, totalement dépourvue de tout photorécepteur (cônes ou bâtonnets). Cette zone n'est heureusement pas au centre de l'axe optique de l'œil et le cerveau la "bouche" automatiquement nous évitant ainsi d’en avoir pleinement conscience au quotidien !

Le champ de vision[modifier | modifier le wikicode]

Aussi appelé "FoV" pour l’expression anglais "Fiel of View", correspond à l'espace visible par nos yeux. Mais on utilise également cette expression pour des choses ayant un tel espace, comme, par exemple, un appareil photo ou une caméra (physique ou virtuelle dans un univers en 3D).

Alors, une fois de plus, cette notion est plus complexe qu'elle n'y parait et ce, du fait de la structure bien particulière de l’œil humain, mais également du fait que nous disposons de 2 yeux espacés par notre nez. Et, comme vous le savez sans doute, nos yeux sont mobiles, notre nez "bouche" une parti de ce que l’on peut voir et, en prime, nous n'avons pas tous le nez de même forme (taille, grosseur, ...).

Donc, ce champ de vision est, nécessairement, différent d'un individu standard à l'autre. En revanche, ce qui est intéressant de constater, c’est qu’il peut être divisé en 4 différentes zones concentriques (toujours par rapport au centre de l'axe optique de la vision de chaque œil) mais de formes non circulaires (à cause de la présence du nez et des amplitudes de la mobilité occulaire). Zones qui jouent, chacune, un rôle très spécifique dans notre "vision". C'est donc un facteur à connaître, voire, à prendre en considération lorsque l’on produit des infographies. Par exemple, certaines illusions d'optique utilisent des biais liés à l'usage de ces différentes zones (enfin, entre autres biais).

Champ vision.svg

Perspective-visuelle-graphe-explicatif1.jpg

Normal right eye visual fild by campimeter.jpg

Conclusion[modifier | modifier le wikicode]

Panneau d’avertissement Il faut gardez bien en tête que chaque individu possède ses propres sensibilités à la lumière et aux couleurs et que, par conséquent, même s'il y a des bases communes, la vision humaine et donc, la perception des couleurs, sont des choses éminemment subjectives !