La couleur, élément indissociable de la lumière, est au centre des questionnements et bouleversements occasionnés par la transition de l’éclairage à incandescence vers l’éclairage LED. Qu’il s’agisse de la perception que nous en avons, des moyens de l’évaluer, de l’identifier et de la nommer, ou encore de la mettre en œuvre et de l’utiliser, la couleur est le sujet principal de cette transition d’une technologie d’éclairage vers une autre. Au XVIIe siècle, Isaac Newton a mis en évidence la composition chromatique de la lumière en la décomposant en différents rayonnements lumineux colorés qui composent toute la gamme du spectre “visible” par l’œil humain. Ces rayonnements sont interprétés par notre système visuel comme une unique couleur blanche lorsqu’ils sont additionnés, ou comme un dégradé de couleurs lorsqu’ils sont dissociés par diffraction (phénomène de l’arc-en-ciel).
Photo © Alexander Grey
La perception des couleurs
Notre perception des couleurs dépend du spectre d’émission de la source de lumière qui nous permet de voir (soleil, flamme, lampe), des caractéristiques physiques des “objets” qu’elle éclaire et de celles de notre système visuel. Les différentes sources lumineuses utilisées dans le spectacle (halogène, iodures, fluo, LED, …) produisent chacune une lumière dont le spectre de rayonnements chromatiques est de composition différente ; leur lumière respective est interprétée comme “blanche” par notre système de perception visuelle. Une lumière “blanche” est une lumière dont la composition spectrale est colorée… différemment de celle d’une autre lumière “blanche”. Selon la nature de sa composition, elle nous permet de percevoir plus ou moins bien toutes ou certaines couleurs. Ainsi, un éclairage à la bougie contraint la perception des bleus tandis qu’un éclairage incandescent permet de bien percevoir les rouges.
La référence “blanche”
Pendant un siècle, le spectre de la lumière incandescente a constitué la lumière “blanche” de référence au théâtre ; les regards des éclairagistes et du public sont familiarisés à percevoir les couleurs qu’il révèle. Aujourd’hui, tandis que l’éclairage LED se généralise, les compositions chromatiques se diversifient (“blanc chaud”, “blanc froid”, “blanc variable” ou “blanc additif/multicolore”) et présentent des disparités d’un modèle de projecteur ou d’un fabricant à un autre. Notre perception d’une même couleur peut donc être différente selon qu’elle est révélée par l’une ou l’autre de ces différentes sources. Toutefois, notre vision s’adapte aux conditions d’éclairage et perçoit les rapports entre les couleurs de façon quasi équivalente avec différentes sources de lumière dont les spectres sont différents.
Figure 1 : à l’intérieur des ellipses, toutes les couleurs sont perçues de façon identique – Document © Wikipédia-CC BY-SA 3.0
Figure 2 : deux couleurs différentes peuvent être perçue comme identiques ou différentes selon l’éclairage – Document © Nicolas Fandard
Nos capteurs photosensibles
L’œil est un photorécepteur médiocre dont il faut apprendre à se méfier. En raison de ses imperfections, la vision humaine peut percevoir deux couleurs de façon identique alors qu’elles sont de compositions chromatiques différentes (voir figure 1). Le phénomène qui permet à deux couleurs physiquement différentes d’être perçues comme identiques se nomme le métamérisme. Ainsi, deux objets éclairés par une certaine source peuvent paraître de couleur identique, tandis qu’ils peuvent paraître de couleurs différentes sous l’éclairage d’une source de composition chromatique différente (voir figure 2). Réciproquement, deux faisceaux lumineux perçus par l’œil comme étant de teinte identique lorsqu’ils sont projetés sur une surface blanche peuvent provoquer des perceptions colorées différentes sur certains éléments de décor, costumes ou la peau. Par ailleurs, indépendamment du phénomène de métamérisme, notre système de perception visuelle peut facilement être trompé par de nombreuses illusions dues à une interprétation rapide, simplifiée et erronée de notre cerveau. La plupart de ces illusions sont dues au phénomène de persistance rétinienne et d’induction chromatique (voir figures 3). Il convient donc de bien faire la distinction entre la perception d’une couleur et sa composition spectrale… Tout comme il faut malheureusement admettre que notre perception des couleurs est imparfaite…
Figure 3a : les 3 cercles sont perçus avec chacun une couleur différente. Ils sont pourtant tous les trois exactement de la même couleur – Document © Nicolas Fandard
Figure 3b : les cases A et B de l’échiquier ont objectivement la même couleur mais semblent être de couleurs différentes. L’ombre du cylindre trompe l’interprétation de notre cerveau – Document © Wikipédia
L’identité de la couleur
Au début du XXe siècle, Albert H. Munsell, a conçu un système de classification des couleurs en développant un espace tridimensionnel selon trois axes : teinte, luminosité et saturation (voir figure 4) ; cet espace servira de base aux travaux de la CIE(1) au début des années 30’. Le diagramme de chromaticité “CIE 1931 XYZ” intègre toutes les couleurs visibles par l’œil humain(2) et constitue encore aujourd’hui la référence de la colorimétrie. À partir de ce modèle, la CIE a établi le diagramme “CIE xy”(3) (voir figure 5) où les valeurs x et y déterminent la chromaticité (teinte et saturation) pour un même niveau de luminosité. Il est donc possible d’identifier la chromaticité de n’importe quelle couleur visible par ses coordonnées sur ce diagramme.(4) Toutefois, il n’est qu’une représentation sommaire de la couleur car l’influence de la luminosité en est absente. À elles seules, les indications de chromaticité ne permettent pas d’identifier complètement une couleur.
Figure 4 : système colorimétrique de Munsell – Document © Wikipédia-Sylveno-CC BY-SA 3.0
Figure 5 : diagramme de chromaticité CIE xy – Document © Wikipédia-BenRG
La 3e dimension
La luminosité est l’une des trois dimensions de la couleur même si cela peut paraître contre-intuitif lorsqu’il s’agit d’éclairage scénique. Cela signifie qu’un changement de luminosité entraîne une modification de la couleur perçue (voir figure 6). Selon ce principe, dès lors que nous varions l’intensité lumineuse d’un projecteur, nous modifions la couleur de sa lumière. Il est essentiel d’en tenir compte lorsqu’il s’agit d’essayer de reproduire une couleur obtenue avec un projecteur halogène filtré à l’aide d’un projecteur LED. Dans ce cas, pour parvenir à reproduire le plus fidèlement possible la couleur perçue, il faut agir sur sa teinte et sa saturation mais aussi sur sa luminosité. Si nous agissons uniquement sur la teinte et la saturation, il ne sera pas possible de reproduire fidèlement la couleur.
Figure 6 : en variant uniquement la luminosité, une couleur varie du marron à l’orange ou du kaki/olive au jaune – Document © Nicolas Fandard
Dissociation luminosité/chromaticité
Outre la possibilité de modifier la composition chromatique de la lumière en ajoutant entre eux des rayonnements lumineux de teintes différentes,(5) la possibilité de dissocier le contrôle de la luminosité (intensité) de celui de la chromaticité (teinte, saturation) est l’une des principales nouveautés apparues avec l’utilisation de la LED au théâtre. Dans le cas d’un projecteur halogène filtré (ou non), il n’est pas possible de dissocier le contrôle de la luminosité de celui de la chromaticité : un seul canal permet à la fois de contrôler la luminosité du projecteur et d’activer la chromaticité du filtre qui lui est appliqué. Lorsqu’une action est portée sur le contrôle de la luminosité (intensité), elle entraîne simultanément et fatalement une activation de la chromaticité (filtre). La luminosité, la teinte et la saturation sont donc contrôlées comme un seul élément, sans pouvoir en dissocier les composants. Il est possible de contrôler la luminosité sur la totalité de la plage permise par la lampe (00/FF) tandis que le contrôle de la chromaticité est impossible (la teinte et la saturation sont déterminées et figées par le filtre). À l’exception du changement de couleur du filament de tungstène en raison de son échauffement (amber shift), la couleur de la lumière ne peut varier que sous l’action d’une modification de la luminosité. Ces variations de couleurs, de deux origines distinctes, ne sont pas contrôlables indépendamment du contrôle de la luminosité. Elles sont contraintes et subies. Avec un projecteur à LED blanche, il n’est pas non plus possible de dissocier le contrôle de la luminosité de celui de la chromaticité. En revanche, le phénomène de changement de couleur du filament n’existe pas. Lorsqu’un projecteur LED multicolore est utilisé, il est possible de contrôler la luminosité, la teinte et la saturation, comme trois facteurs indépendants. Lorsqu’une action est portée sur le contrôle de la luminosité, elle n’entraîne aucun effet sur le contrôle de la chromaticité. Réciproquement, il est possible de contrôler la teinte et/ou la saturation sans que cela ne produise aucune modification de la luminosité.(6) Dans ce cas, le contrôle de la luminosité et celui de la chromaticité sont dissociés. Cela permet donc théoriquement une gestion plus précise de la couleur.
Photo © Magda Ehlers
RGB, CMY, HSI, CCT, xy ?
Les consoles de contrôle d’éclairage contemporaines proposent différents espaces colorimétriques pour gérer la couleur, parmi lesquels RGB et CMY sont les plus connus. Bien que ces différents espaces puissent être utilisés indifféremment de la composition spectrale de la source, certains peuvent être plus adaptés que d’autres, selon les projecteurs utilisés. L’espace HSI (Hue : teinte/saturation/intensity) semble être pertinent dans la majorité des cas. Cet espace permet de gérer la couleur en fonction de ses trois dimensions. Il s’avère redoutablement efficace lorsqu’il s’agit de travailler avec des projecteurs multicolores à cinq, six, sept ou huit teintes différentes de LED. Avec certains projecteurs et certaines consoles, il est possible de travailler dans un espace CCT (Color correction temperature) qui permet de modifier la température de couleur sur un axe “orange/blue” et d’ajuster la dérive de la teinte (∆UV) sur un axe “green/magenta”. Cet espace est particulièrement efficace lorsqu’il s’agit de régler ou d’ajuster une gamme de lumières “blanches”. Dernièrement, avec certains projecteurs et certaines consoles, il est devenu possible de travailler dans un espace xy. Il suffit de renseigner les coordonnées xy d’une couleur (relevée dans un nuancier LEE Filters, par exemple) pour obtenir la chromaticité souhaitée. La qualité du résultat obtenu dépendra des caractéristiques et des performances du projecteur utilisé. Il serait certainement souhaitable que ce modèle se généralise pour permettre simplement et rapidement de reproduire une couleur dans un environnement (console, projecteur) différent.
Photo © Alexander Grey
La chromaticité… ou la couleur ?
Lorsque nous utilisons l’espace HSI, il est donc possible d’enregistrer une couleur avec une valeur de luminosité inférieure à 100. En conséquence, cela aura pour effet de brider la luminosité du projecteur et de limiter le seuil maximal de son attribut “intensité”. Dans le cadre de l’adaptation d’un spectacle, lorsqu’il s’agit de reproduire la couleur d’un projecteur halogène filtré à l’aide d’un projecteur LED, cela peut avoir du sens. Si la couleur est enregistrée avec le niveau de luminosité qui se rapproche le plus de celui de l’halogène, les ajustements d’intensité des différents états lumineux seront minimes pour adapter l’éclairage du spectacle (si les conditions d’implantation d’origine sont respectées). Au contraire, si la couleur est enregistrée avec le niveau de luminosité maximal, il sera nécessaire d’ajuster davantage les intensités des différents états lumineux pour adapter l’éclairage du spectacle et qu’il soit perçu de façon identique. La luminosité du projecteur peut donc être indifféremment contrôlée par l’attribut “couleur” ou par l’attribut “intensité”. Modifier la luminosité de l’attribut “couleur” aura pour effet de s’appliquer à tous les états lumineux qui font appel à cette couleur, tandis que modifier la luminosité de l’attribut “intensité” aura pour effet de s’appliquer au seul état lumineux dans lequel cette modification est apportée.
L’utilisation de la LED pour l’éclairage scénique nous impose de reconsidérer notre façon d’utiliser la couleur et de nous interroger sur l’influence de la luminosité dans la composition de la couleur. Apprenons à nous orienter dans le monde de la couleur selon ces trois directions : teinte, luminosité et saturation.
(1). La Commission internationale de l’éclairage est une organisation qui se donne pour but la coopération internationale et l’échange d’informations sur toutes les questions relatives à l’art et à la science de l’éclairage, à la couleur et à la vision, à la photobiologie et à la technologie de l’image
(2). La perception visuelle humaine dépend essentiellement des rayonnements verts ; elle est peu performante dans l’appréciation des rayonnements rouges et très peu dans celle des bleus. Il apparaît clairement, dans ce diagramme, que la dominante verte l’emporte aisément sur les dominantes rouge et bleue
(3). Appelé aussi Yxy ou xyY
(4). C’est d’ailleurs ce que fait le fabricant LEE Filters en communiquant les coordonnées xy de la couleur de chacun de ses filtres, lorsqu’il est associé à une source “tungstène” ou “daylight”
(5). En vertu du principe additif qui constitue certainement la plus grande innovation permise par la LED en matière d’éclairage
(6). En théorie. En réalité, lorsqu’on modifie la chromaticité d’une couleur obtenue avec des LED colorées, on modifie obligatoirement la luminosité de certaines d’entre-elles. Il n’est donc pas complètement possible de dissocier le contrôle de la chromaticité de celui de la luminosité
