Images d’écran : pourquoi garder plus de lumière que de couleur ?

Intervenant 10:00

Bienvenue à toutes et à tous dans le podcast du magazine Tangente.

Intervenant 20:04

Oui, bonjour tout le monde.

Intervenant 10:05

L'écran qui affiche, peut-être ces mots en ce moment même, ou bien celui qu'on glisse frénétiquement dans notre poche des dizaines de fois par jour, il cache un secret assez vertigineux. Oh

Intervenant 20:16

que oui, et pas des moindres.

Intervenant 10:18

Les couleurs qu'ils diffusent, en fait, n'existent pas. Physiquement parlant, c'est une pure hallucination. Donc aujourd'hui, on se lance dans une investigation à un rythme complètement effréné pour percer à jour les mystères de nos écrans.

Intervenant 20:30

C'est ça. On va voir que derrière la moindre petite vidéo de chat, par exemple, se cache une alliance insoupçonnée de maths ultra élégantes, de biologie humaine et d'illusions d'optique tout droit sorties du XIXe siècle.

Intervenant 10:43

Exactement, et je suis vraiment ravie de partager ces découvertes avec quiconque nous écoute aujourd'hui.

Intervenant 20:48

Moi aussi je suis ravi d'être là. Ce qui rend cette exploration si captivante, c'est que quand on plonge dans la mécanique de nos écrans, on réalise très vite que la réalité physique de ce qu'on observe, c'est qu'une formidable construction de notre propre cerveau.

Intervenant 11:01

Ouais, le matériel électronique ne fait que suggérer quelques indices lumineux, et notre esprit fait tout le reste du travail pour assembler le puzzle.

Intervenant 21:09

C'est ça, le cerveau fait tout le boulot.

Intervenant 11:11

Bon, décortiquons tout ça. Pour véritablement comprendre comment fonctionne un téléviseur ou un moniteur, il faut d'abord comprendre la couleur elle-même. Et là, premier grand choc, on apprend que la couleur n'a aucune réalité matérielle tangible.

Intervenant 21:26

Absolument. Et c'est un concept qui heurte frontalement notre sens commun. D'un point de vue purement physique, dans l'univers, il n'y a pas de couleur.

Intervenant 11:33

C'est fou de se dire ça.

Intervenant 21:35

Ouais, il n'y a que des rayonnements électromagnétiques, des ondes qui vibrent à différentes fréquences.

Intervenant 11:41

D'accord, donc les objets qui nous entourent, genre une pomme ou une feuille d'arbre.

Intervenant 21:45

Voilà, ces objets absorbent certaines de ces longueurs d'ondes issues du soleil et en réfléchissent d'autres. Cette lumière résiduelle rebondit, frappe le fond de notre œil et c'est le cerveau qui traduit ces fréquences en une sensation.

Intervenant 11:58

Une sensation qu'on appelle rouge, bleu ou vert.

Intervenant 22:01

C'est ça. La couleur, c'est une expérience totalement restreinte à notre condition biologique.

Intervenant 12:06

Donc si je comprends bien, le monde physique nous bombarde en permanence avec une soupe extrêmement complexe de rayonnements mélangés.

Intervenant 22:13

Oui, une vraie soupe.

Intervenant 12:15

Mais notre cerveau agirait un peu comme un immense filtre anti-spam biologique.

Intervenant 22:19

Ah, c'est une excellente métaphore.

Intervenant 12:21

Au lieu de nous forcer à analyser consciemment des milliers de fréquences lumineuses différentes, il simplifie cette réalité chaotique pour nous offrir une étiquette colorée unique, simple et gérable.

Intervenant 22:35

Ouais, et cette simplification drastique amène à un phénomène biologique central qu'on appelle la métamérie.

Intervenant 12:41

La métamérie, d'accord.

Intervenant 22:43

Les couleurs métamères ou homochromes, ce sont des spectres lumineux qui, physiquement, n'ont absolument rien à voir les uns avec les autres.

Intervenant 12:51

Genre, leurs ondes sont réparties de manière totalement différente.

Intervenant 22:54

Complètement différente. Pourtant, notre œil et notre cerveau sont dramatiquement incapables de faire la différence.

Intervenant 12:59

Attends, t'as un exemple précis ?

Intervenant 23:02

Notre système visuel est notoirement incompétent pour distinguer la véritable complexité des verts dans la nature. Deux plantes peuvent renvoyer des spectres lumineux radicalement distincts.

Intervenant 13:11

Mais notre cerveau déclare forfait, c'est ça ?

Intervenant 23:13

Exactement. Il affiche exactement la même nuance de vert pour les deux plantes.

Intervenant 13:18

Mais attends, si notre vision est à ce point défectueuse, comment les ingénieurs ont-ils pu concevoir des écrans précis ? On ne peut pas fabriquer une machine fiable si l'observateur a des capteurs aussi imprécis ici.

Intervenant 23:29

Eh bien, paradoxalement, c'est précisément ce défaut qui rend la technologie possible. Ce qui est fascinant ici, c'est que c'est là qu'intervient un personnage historique assez incroyable, Hermann Grassmann.

Intervenant 13:41

Grassmann ?

Intervenant 23:41

Ouais, un mathématicien et physicien prussien du 19e siècle. Il est d'ailleurs connu pour être l'un des pionniers du calcul tensoriel.

Intervenant 13:48

Ah oui, la branche des maths qui permet de manipuler des données dans des espaces à de multiples dimensions.

Intervenant 23:53

C'est ça. Et Grassmann a eu l'idée de génie de modéliser l'univers de nos couleurs sous la forme d'un espace mathématique, un espace vectoriel.

Intervenant 14:01

Un espace vectoriel pour des couleurs, genre comme des coordonnées X, Y et Z en géométrie classique ?

Intervenant 24:07

Exactement ça. Grassmann a postulé que, puisque notre œil simplifie les choses, on pouvait additionner les lumières de façon purement algébrique. La règle est simple. Vas-y. L'impression visuelle qu'on ressent est indépendante des composantes spectrales pures. Si on mélange certaines intensités de lumière, les impressions s'additionnent de manière linéaire.

Intervenant 14:26

Et c'est la clé de tout en fait.

Intervenant 24:28

Ah oui. Si notre œil était un spectromètre parfait, capable de voir la vraie complexité de l'univers, la télévision serait impossible à inventer. Il faudrait qu'un écran contienne des millions de petits lasers pour reproduire chaque longueur d'onde exacte.

Intervenant 14:40

Mais grâce aux lois de Grassmann, et du coup à la paresse de notre cerveau, on a réalisé qu'on pouvait tricher.

Intervenant 24:46

Ouais. On recrée presque n'importe quelle illusion de couleur en mélangeant simplement trois sources lumineuses primaires.

Intervenant 14:52

C'est brillant. On a transformé une limitation biologique en un immense raccourci technologique.

Intervenant 24:58

C'est le triomphe de l'ingénierie.

Intervenant 15:00

Mais concrètement, travailler avec un espace mathématique en trois dimensions, c'est hyper complexe pour l'industrie. Comment on a cartographié tout ça pour que les fabricants d'écrans s'y retrouvent ?

Intervenant 25:10

Par une astuce géométrique très élégante. Le diagramme de chromaticité, souvent appelé la représentation en fer à cheval.

Intervenant 15:16

Ah, j'ai déjà vu ça.

Intervenant 25:17

En fait, on a pris cet espace 3D complexe et on l'a projeté en deux dimensions, sur un plan plat. Imagine une forme de fer à cheval. Le contour extérieur, la courbe, représentent l'arc-en-ciel pur.

Intervenant 15:29

Donc la succession de toutes les longueurs d'ondes visibles par l'humain à leur intensité maximale.

Intervenant 25:34

Tout à fait. Et à l'intérieur de ce fer à cheval se trouvent toutes les couleurs mélangées possibles.

Intervenant 15:40

Et c'est dans cet espace qu'on vient dessiner un fameux triangle, c'est ça ?

Intervenant 25:43

Le triangle RGB, pour rouge, vert, bleu.

Intervenant 15:47

C'est ça. L'industrie choisit trois couleurs primaires physiques qu'elle sait fabriquer. En plaçant ces trois points dans le fer à cheval et en les reliant, on trace un triangle.

Intervenant 25:57

Et toutes les nuances qui se trouvent à l'intérieur de ce périmètre seront les couleurs que cet écran spécifique sera capable d'afficher.

Intervenant 16:05

Exactement.