Synthèse additive; synthèse soustractive





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titreSynthèse additive; synthèse soustractive
date de publication30.09.2017
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typeThèse
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Première

Thème : Observer


FICHE PROFESSEUR

Classe : Première ES, L

Durée : 2 h

Thème : REPRESENTATION VISUELLE

De l’œil au cerveau

Sous-thème :

Couleurs et arts

TITRE : JOUONS AVEC LES COULEURS

Notions et contenus

Compétences exigibles

Synthèse additive ; synthèse soustractive.

Application à la peinture et à l’impression couleur.


Distinguer synthèses additive et soustractive.

Interpréter la couleur d’un mélange obtenu à partir de matières colorées.

Pré requis (COLLEGE)

Connaissances

  • La lumière blanche est composée de lumières colorées.

  • Éclairé en lumière blanche, un filtre permet d’obtenir une lumière colorée par absorption d’une partie du spectre visible.

  • Des lumières de couleurs bleue, rouge et verte permettent de reconstituer des lumières colorées

Compétences transversales :

  • Comprendre et maîtriser un vocabulaire scientifique anglo-saxon.

  • Répondre à une question par une phrase complète.

  • Rechercher, extraire et organiser des informations utiles. Raisonner, argumenter.

  • Travailler en équipe.

  • Être autonome dans son travail : savoir l’organiser, le planifier, l’anticiper, rechercher et sélectionner des informations utiles.

Mots clés de recherche : 1ES, L, représentation visuelle, couleurs, arts, synthèse additive, synthèse soustractive

Provenance : académie de Montpellier

Adresse du site académique : http://sciences-physiques.ac-montpellier.fr/

JOUONS AVEC LES COULEURS

I. DE L’ART A L’IMPRIMERIE

Doc 1 : Georges Seurat - La Parade (1889)

Doc 2 : Photomontage d’Emmeline Pankhurst par Charlotte Newson

Doc 3 : Image d’imprimerie grossie jusqu’à 800 fois


Que vous inspirent les œuvres d’art présentées dans les documents 1 et 2 ?

Quelle est la technique employée en imprimerie (document 3) ?


Ces documents ont la caractéristique commune d’être des images constituées à partir de points.

  • Doc 1 : illustration du pointillisme, dont les figures emblématiques sont Georges Seurat (1859-1891) et Paul Signac (1863-1935). L’image est constituée d’une juxtaposition de petites touches constituées de couleurs primaires.

 EN ADDITIONNANT LES COULEURS PRIMAIRES (RVB) L’OEIL PEUT PERCEVOIR D’AUTRES COULEURS.

Source :

http://www.allpaintings.org/v/Post-Impressionism/Georges-Pierre+Seurat/Georges+Seurat+-+La+Parade+_1889_.jpg.html


  • Doc 2 : mosaïque de photos de Charlotte Newson représentant Emmeline Pankhurst, une femme politique féministe (Grande Bretagne, 1858-1928). L’œuvre est constituée de milliers de photos miniatures.

 ON MET ICI EN AVANT LE POUVOIR DE RESOLUTION DE L’ŒIL (≈0.017o) QUI NE PERCOIT QUE L’ADDITION DES COULEURS SI ON EST ASSEZ LOIN !

Source :

http://www.citylife.co.uk/news_and_reviews/news/15113_charlotte_newson_s_emmeline_pankhurst___manchester_art_gallery



  • Doc 3 : affiche d’imprimerie (quadrichromie = JMC + Noir) dans laquelle on peut voir que c’est le même type de procédé que précédemment qui est utilisé : mélange de couleurs par l’œil qui ne peut pas discerner les points colorés de manière indépendante…

Source : http://www.learner.org/teacherslab/science/light/color/dots/index.html
D’autres exemples permettent d’illustrer ce qui a été vu ci-dessus, comme par exemple les mosaïques réalisées avec des Rubik’s cube !

Source : http://news.cnet.com/8301-17938_105-9700373-1.html


BILAN : SI L’ON REGARDE DE LOIN UNE AFFICHE CONSTITUEE DE PETITS POINTS DE COULEURS (BIEN CHOISIS !), L’ŒIL ADDITIONNE CES COULEURS ET EN PERCOIT DE NOUVELLES : IL EST AINSI POSSIBLE DE RECREER L’ENSEMBLE DES COULEURS. CE PROCEDE EST COURAMMENT UTILISE, EN IMPRIMERIE PAR EXEMPLE (QUADRICHROMIE).


II. ADDITION DE COULEURS

On souhaite montrer que l'on peut réaliser la plupart des couleurs par addition des trois couleurs primaires.


A l’aide du logiciel de traitements d’images « Paint », compléter le tableau ci-dessous

R

V

B

Couleur

255

255

255

255

255

0
255

0

255
0

255

255
255

128

0
0

128

255
128

64

128

rose


kaki
Il suffit d’aller sur l’onglet « Couleurs » de « Paint » puis de cliquer sur « Définir les couleurs personnalisées » :
On peut alors compléter le tableau :

R

V

B

Couleur

255

255

255

Blanc

255

255

0

Jaune

255

0

255

Magenta

0

255

255

Cyan

255

128

0

Orange

0

128

255

Bleu

128

64

128

Violet

255

128

255

rose

128

128

0

kaki
Bien faire remarquer aux élèves qu’il ne s’agit pas ici de ce qui se passe quand on mélange des couleurs en peinture (si on mélange de la peinture rouge, verte et bleue, on n’obtient pas de la peinture blanche !).

Comment l’ordinateur stocke-t-il une couleur dans sa mémoire ?


La numérisation s’effectue à partir de « 0 » et de « 1 » (codage binaire). Chaque « 0 » ou « 1 » est appelé « bit » (1 bit = une case mémoire de l’ordinateur). Les bits sont regroupés par 8 et forment alors un octet. Toute couleur peut être reconstruite à partir de ses trois composantes de couleurs primaires. Pour chaque couleur primaire, la « proportion » de cette couleur est codée et stockée sous la forme d’un octet, soit 28 = 256 nuances possibles (0-255). Chaque couleur peut donc être codée avec 256 nuances pour chacune des 3 composantes primaires, soit un total de 256x256x256 = 16 777 216 ≈ 16 millions de couleurs.


Blanc

J

M

C

Document scanner

III. comment obtenir des images colorées avec un scanner ?
Description d’un scanner CIS
Un dispositif électronique, regroupant la source lumineuse, la lentille et le capteur, est en contact avec le document à numériser. La lentille fait converger vers le capteur la lumière émise par des DEL de couleurs rouge, bleue et verte. Les DEL émettent dans les longueurs d’onde suivantes : Bleu (450 à 500 nm), Vert (500 à 570 nm) et Rouge (610 à 760 nm).

Doc 4 : Scanner CIS


Expliquez à l’aide du document 4 comment fonctionne un scanner


Le scanner parcourt l’ensemble du document une ligne après l’autre. Chaque ligne est décomposée en pixels. Un capteur analyse ensuite la couleur de chaque pixel pour en déterminer les trois composantes (rouge, vert et bleu). Chacune des composantes de couleur est mesurée et codée par une valeur numérique constituée d’un octet (le pixel ayant la valeur 255 est celui qui a l’intensité lumineuse la plus élevée pour la couleur considérée). Après la numérisation, on a donc 3 fichiers d’images : un pour chaque canal de couleur (R, V et B). L’image en couleur est constituée par la superposition des 3 images monochromes (R, V et B).
Note : Les images du scanner sont issues du site : http://www.scienceonstage.be

IV. APPLICATION/MISE EN PRATIQUE D’UNE DEMARCHE EXPERIMENTALE :

RECONSTRUIRE UNE IMAGE COLOREE
Doc 5 : Scène prise en photo avec des filtres de couleurs différentes

Quelle est la couleur de la voiture ?

Seriez-vous capable de recréer à partir de ces 3 images (JPEG) la scène en couleur ?


Les 3 images RVB ont été obtenues à partir d’un appareil photo numérique + filtres de type « diapositives » utilisés en TP (ces photos pourraient aussi être réalisées en classe : nous n’avons pas utilisé de trépied pour l’appareil photo numérique).
En comparant les vues avec les différents filtres, on peut supposer que la voiture est rouge.
En effet :


  • Avec le filtre vert (les couleurs autres que le vert sont absorbées) la voiture apparaît noire donc la voiture ne diffuse pas de lumière verte.

  • Avec le filtre bleu (les couleurs autres que le bleu sont absorbées) la voiture apparaît là encore noire donc la voiture ne diffuse pas de lumière bleue.

  • Avec le filtre rouge (les couleurs autres que le rouge sont absorbées) la voiture apparaît rouge donc la voiture diffuse de la lumière rouge.



Les filtres ont donc permis d’obtenir trois photos, chacune correspondant (plus ou moins précisément, suivant la sélectivité du filtre) à chaque composante : R, V et B. Il suffit alors d’avoir un logiciel capable de superposer ces trois images colorées pour retrouver l’image en couleur. Il faudra cependant jouer un peu sur le « poids » à donner à chaque canal (R, V et B) afin d’obtenir le meilleur rendu possible : on le fera en jouant sur le paramètre « opacité » de chaque filtre.
On a choisi d’utiliser le logiciel gratuit « GIMP » afin de superposer les 3 filtres (calques), un pour chaque couleur primaire (pour chaque fitree, on peut régler l’opacité entre 0 et 100%).


Voici le résultat :

Un objet sur la photo de couleur connue (tout objet de la vie courante ou ici par exemple l’échelle des teintes de papier pH) peut permettre d’ajuster correctement l’opacité de chaque calque. On voit sans ambiguïté que la voiture est bien rouge.
A titre de comparaison, l’image réalisée sans filtre est la suivante :


Note : Pour l’utilisation de « GIMP », se référer au fichier d’aide

On pourra également à ce stade, et s’il reste un peu de temps, faire travailler les élèves sur la synthèse soustractive en utilisant un des nombreux logiciels de simulation gratuits disponibles (par exemple ici, avec « Visiolab ») :
Pour télécharger Visiolab :

http://www.discip.crdp.ac-caen.fr/phch/college/quatrieme/4_optique_acc.htm

FICHE ELEVE

JOUONS AVEC LES COULEURS

I. DE L’ART A L’IMPRIMERIE


Doc 1

Doc 2



Doc 3


Doc 1 : Georges Seurat, La Parade (1889) ; Doc 2 : Photomontage d’Emmeline Pankhurst par Charlotte Newson ; Doc 3 : Image d’imprimerie grossie jusqu’à 800x.


Que vous inspirent les œuvres d’art présentées dans les documents 1 et 2 ?

Quelle est la technique employée en imprimerie (document 3) ?


II. ADDITION DE COULEURS


A l’aide du logiciel de traitement d’images « Paint », compléter le tableau ci-dessous.

Comment l’ordinateur stocke-t-il une couleur dans sa mémoire ?


R

V

B

Couleur

255

255

255

255

255

0
255

0

255
0

255

255
255

128

0
0

128

255
128

64

128

rose


kaki

III. comment obtenir des images colorées avec un scanner ?
Description d’un scanner CIS
Un dispositif électronique, regroupant la source lumineuse, la lentille et le capteur, est en contact avec le document à numériser. La lentille fait converger vers le capteur la lumière émise par des DEL de couleurs rouge, bleue et verte. Les DEL émettent dans les longueurs d’onde suivantes : Bleu (450 à 500 nm), Vert (500 à 570 nm) et Rouge (610 à 760 nm).

Doc 4 : Scanner CIS

Expliquez à l’aide du document 4 comment fonctionne un scanner


IV. APPLICATION/MISE EN PRATIQUE D’UNE DEMARCHE EXPERIMENTALE :

RECONSTRUIRE UNE IMAGE COLOREE


Doc 5 : Scène prise en photo avec des filtres de couleurs différentes

Quelle est la couleur de la voiture ?

Seriez-vous capable de recréer, à partir de ces 3 images (JPEG), la scène en couleur ?



CELGe, Ac. Montpellier, Eric Barrandon – Franck Lavedan – Frédéric Marquet

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