IMG.1 - Règle de base de la Lumière
PHOTON
Le Jeu des Couleurs
0. Introduction
6 . Définition des Cartes
7. Règles de Base
8. Les Longueurs d'Ondes
9. Niveaux Générationnels
10. Interactivité Chromatique
11. Annexe
12. Droits d'Auteur
IMG.1 - Règle de base de la Lumière
0. Introduction
Un Jeu Simple aux Résultats Complexes comme les Photons
Photon est à la fois un objet pédagogique et un jeu de cartes. Il permet de jouer avec les couleurs tout en apprenant les principes de base de l'interaction de la lumière avec les pigments. Utile pour les arts visuels, le design, l'éclairage, les arts technologiques, la programmation, le cinéma, la télévision, etc.
Cet objet repose sur les notions de Lumière et de Couleurs. Il est à la fois une synthèse relative et absolue, un peu comme les Photons, qui sont simultanément des Ondes et des Particules. Les Ondes sont relatives, tandis que les Particules sont absolues.
Avis :
N'essayez pas d'effectuer des calculs avec l'aide d'un chiffrier ou de l'IA, les conventions mathématiques ne s'appliquent pas dans ce contexte.
La lumière et notre rétine possèdent un code bien à eux. C'est ce que vous allez découvrir.
Lucidité et Ludicité
Ses deux vertus ont toujours guidé mon apprentissage.
Cet objet ludique est lucide,
il vous permettra de redécouvrir la couleur sous un nouvel éclairage.
Bon Voyage Chromatique !
Jacques-Paul Pépin-Lalonde
1. Les Noms de Couleur
Les couleurs fondamentales se divisent en deux groupes :
RGB (Rouge, Vert, Bleu) et CMY [Cyan, Magenta, Jaune]. Ces codes internationaux représentent les deux systèmes principaux de gestion des couleurs
Après ces six couleurs fondamentales, toutes les autres couleurs sont obtenues par des rapports de proportions, soit entre les photons (mode RGB), soit entre les pigments [mode CMY].
Cette méthode standardisée permet d'éviter les ambiguïtés dans la perception et la description des noms de couleurs.
2. Les Deux Grandes Synthèses
Ceci est le début de la compréhension du concept.
C'est une simplification des Synthèses Chromatiques, Additive et Soustractive complémentaires.
IMG.2 - Triangle Additif RGB et Triangle Soustractif CMY
Les gros Triangles s'additionnent au centre
et forment les Petits, selon leurs angles extérieurs.
Les 54 cartes constituent un résumé complet de l'interaction de la Lumière avec la Matière.
Pour comprendre les principes fondamentaux,
il est recommandé de séparer le jeu en deux :
d'un côté, les couleurs RGB, et de l'autre, les couleurs CMY.
La couleur-lumière RGB sera représentée par des parenthèses : (111), tandis que la couleur-pigment CMY sera indiquée par des crochets : [111].
Le jeu comprend les 24 premières couleurs de la synthèse additive
et les 24 premières de la synthèse soustractive.
Les deux synthèses de la couleur fondamentales sont :
1. La Synthèse Chromatique Additive (RGB)
2. La Synthèse Chromatique Soustractive (CMY)
Ces deux synthèses sont complémentaires et possèdent chacune leur propre système de complémentarité interne.
IMG 3. RGB Système Additif Lumière
et CMY Système Soustractif Pigment.
Ces quatre cartes sont incluses dans le jeu des 54 cartes.
Les 111 ont aussi la même fonction que 222 ou 333. Ils les remplacent.
Description du système :
La lumière et les photons présentent une dualité qui se manifeste de deux manières :
- La partie quantifiable : Représentée par le Nombre de Photons
- La partie ondulatoire : Représentée par les Longueurs d'Onde
L'unification des deux synthèses suit toujours une direction unique :
- De la synthèse additive vers la synthèse soustractive
- De gauche à droite ou de haut en bas
- De la lumière vers le pigment
- Du photon vers la matière
Cette progression unidirectionnelle permet de comprendre la transformation de l'énergie lumineuse en matière colorée. Mais rien ne vous empêche de découvrir de nouvelles possibilités.
3. La Synthèse Additive
Dans cette synthèse RGB, les chiffres sont affichés en blanc sur fond noir.
Chaque photon primaire possède une colonne fixe qui ne change jamais de position.
Les colonnes sont nommées de gauche à droite : "R", "G", "B", et suivent l'ordre des grandes longueurs d'onde vers les plus petites.
Lorsqu'il n'y a aucune lumière, les trois colonnes RGB sont à zéro (000).
IMG.4 Les 24 Cartes de la Synthèse Additive RGB avec les cartes (000) et (111).
IMG.5 Les trois cartes fondamentales de la Synthèse RGB.
C'est à partir de ces trois photons que la couleur-lumière est créée.
Si les trois photons de couleurs différentes (un rouge, un vert et un bleu) sont présents, avec une valeur de 1 dans chaque colonne (111), la lumière devient blanche. Sans photons, la lumière n'existe pas (000), ce qui symbolise la couleur noire.
Pour qu'une couleur soit pure, il faut toujours qu'une des trois colonnes affiche un zéro (0).
Par exemple, (110) représente la lumière jaune, puisque les lumières rouge et verte sont présentes, mais pas la composante bleue. (100)+(010) = (110).
L'Addition des deux Ondes (Rangée D) donne l'Onde d'interférence Jaune (Rangée C)
IMG.7 Synthèse Additive de la Lumière Jaune (Y), (110).
Tant que l'un des photons R, G ou B n'est pas présent dans le mélange, la couleur demeure pure.
4. Les Axes Chromatiques
L'action de la Lumière présentée comme un Cycle
Les couleurs primaires RGB créent les trois axes de base du cycle, avec des rayons séparés par 120 degrés. À mi-chemin de chacun de ces segments de 120 degrés, des interférences lumineuses se forment.Ce sont les trois axes secondaires de lumière CMY. Il est remarquable que, dans un cercle chromatique, ces six axes (RGB-CMY) génèrent toutes les autres couleurs. Ils se propagent en conservant leurs couleurs pures à l'infini, tandis que les autres couleurs se subdivisent de manière exponentielle.
IMG.8 - Deux cercles chromatiques purs dont le deuxième avec les six (6) axes de base du cercle.
IMG. 9 Exemple de Synthèse Soustractive
Dans les deux Synthèses les axes des six premières couleurs de base se propagent à l'infini et les couleurs suivantes se déploient entre ces 6 rayons.
5. La Synthèse Soustractive
IMG.10 - Cartes de la Synthèse Soustractive CMY avec les cartes [000] et [111].
Si nous additionnons les positions des nombres en superposant les étoiles,
tous les losanges superposés donneront des résultats tels que :111, 222 ou 333.
Ce qui prouve la complémentarité inconditionnelle des deux synthèses.
Dans cette synthèse, les chiffres sont noirs sur fond blanc. Chacune des Couleurs-Pigment absorbe une proportion de la Couleur-Lumière Blanche et laisse rebondir vers l'œil les Photons non absorbés par les Pigments.
IMA. 12 CMY : Synthèse Soustractive (Pigments)
Exemple : [100] + [010] + [001] = [111]
Toutes les couleurs-lumière sont absorbées.
IMA. 13 CMY : Synthèse Soustractive (Pigments)
Exemple : [110] + [001] = [111]
Pour les couleurs primaires pures en acrylique, Liquitex est la meilleure.
C'est la compagnie qui a inventé la peinture acrylique en 1958.
Voici les correspondances :
Cyan : Bleu Phtalocyanine (PB15)
Magenta : Magenta (PR122)
Jaune : Jaune de cadmium clair (PY35)
Ces couleurs permettent d'obtenir des mélanges éclatants et sont idéales pour les artistes cherchant à travailler avec des teintes vives. Pour trouver la bonne saturation, surtout pour le Bleu Phtalo, il est nécessaire d'ajouter du Médium Brillant, car la concentration de pigment est trop forte pour obtenir le Bleu Cyan Pur. Une partie de la surface blanche doit transparaître.
L'important est que chacune des Couleurs-Pigment soit à la bonne saturation.
Règles de base pour la soustraction :
Les couleurs-lumières sont toujours situées à gauche des couleurs-pigments, dans le sens allant de la lumière vers le pigment.
Contrairement aux couleurs-lumières qui peuvent être additionnées, les couleurs-pigments soustraient la lumière et les ondes sur les cartes ne sont que la portion de lumière qui retourne à l'oeil.
6. Définition de la carte
IMG. 14 La Carte du Photon et ses cinq Attributs
A. La Quantité
Les Photons peuvent être additionnés ou soustraits selon des règles précises.
On retrouve seulement Un Photon à la fois au premier niveau générationnel (100),(010),(001).
Au deuxième niveau Deux Photons : (110),(101),(011).
Au troisième niveau Trois Photons : (102),(201),(210),(120),(012),(121)
Au Quatrième niveau Quatre ou Cinq Photons selon les rapports de proportions :
(130),(310),(301),(031),(103),(013),(203),(023),(302),(032),(320),(230).
B. RGB ou CMY ?
En Mode Additif Lumière, (RGB), les proportions de Photons Rouges, Verts et Bleus contenues dans la couleur sont présentes. Si c'est une carte du Mode Soustractif Pigment, ce seront alors les proportions pigmentaires du Cyan, du Magenta et du Jaune [CMY] qui seronts inscrites dans les colonnes.
(RGB) et [CMY] sont les protocoles universels des six couleurs de base. Ce sont d'ailleurs les seules couleurs qui devraient posséder un nom. Les nombres donnent une plus grande exactitude et plus d'information sur la nature de la couleur.
C. Onde de Synthèse
Que ce soit en synthèse additive ou soustractive, cette onde représente toujours un schéma de l'addition des ondes situées dans la rangée D. Ce sera toujours la couleur-lumière perçue par l'œil.
D. Ondes Présentes
Ce sont les longueurs d'onde impliquées dans l'addition RGB situées dans la rangée C. La proportion des ondes fluctue selon leur présence. L'onde la plus haute représente toujours la valeur la plus haute du rapport de proportion.
E. Couleur-Lumière Pure
La couleur-lumière perçue par l'oeil dans les deux synthèses est générée par les interférences des ondes des photons, toujours selon leurs rapports de proportions.
IMG.15 Exemple d'une carte et de son analyse, la RGB (032)
7. Règles de base
Chaque couleur correspond à un code numérique représentant la proportion de photons impliqués. Par exemple, le code (032) signifie :
Ce qui donne un rapport de 3/2 entre le Vert et le Bleu, soit un ratio simplifié de 1.5 : 1.
Dans ce système, chaque couleur possède un ratio unique, toujours exprimé par rapport à la plus petite valeur non nulle de photons dans le code RGB. Les Photons manifestent leurs présences en interférant leurs ondes qui se situent dans des rapports de proportions RGB. ( Voir l'image numéro 7 et 8).
7.1 Règles Synthèse Additive
Dans la synthèse additive, si, en additionnant des valeurs, les trois colonnes possèdent le même nombre de photons, la lumière résultante est blanche. L'intensité de la lumière blanche dans ce modèle est considérée comme absolue.
IMG. 16 La lumière blanche (111) équivaut à (222) et (333).
Comment trouver la complémentaire d'une Couleur-Lumière ?
Voici comment trouver la complémentaire pour la couleur RGB (310).
On utilise toujours le nombre le plus élevé de la rangée A.
Dans ce cas-çi : 3.
On place ce nombre 3 sur les trois colonnes et on soustrait la couleur choisie (310).
Exemple : (333) - (310) = (023).
Ainsi, (023) est la couleur-lumière complémentaire de (310).
Cet exercice peut être réalisé avec les 24 couleurs des deux synthèses.
IMG.17 Exemple d'extraction de la complémentaire en mode RGB
7.2 Règles Synthèse Soustractive
Dans le Mode Soustractif comme son nom l'indique la lumière est soustraite.
Ainsi [000] représente une Surface Blanche sur laquelle rebondissent tous les photons.
La Couleur Blanche est imperméable à la Lumière. Mais si on ajoute des Pigments alors la Lumière peut être absorbée, jusqu'au Noir. [111].
IMG. 18 Il n'existe aucun niveau de Saturation, elle est nulle.
Le fait d'ajouter des pigments en quantités égales dans toutes les colonnes [CMY], ne fait qu'augmenter la quantité de Pigments, pas la Saturation.
Comment trouver la complémentaire d'une Couleur-Pigment ?
Quelle est la complémentaire de CMY [310] ?
IMG. 19 Exemple d'extraction de la complémentaire en mode CMY.
La Carte CMY [310] est représentée en quantité de pigments dans chacune des colonnes : 3 parties de Cyan, 1 partie de Magenta et aucune partie de Jaune [Y].
La partie lumineuse absorbée par les pigments est donnée par cette formule
[333] - [310] = [023]
[023]+[310] = [333]
Cette si additionne des complémentaires, la somme doit donner un nombre égal de photons dans les trois colonnes.
Si on regarde l'Onde de la carte Couleur-Pigment [310] située dans la rangée C.
Il s'agit de la partie colorée qui retourne vers l'oeil, tandis que l'autre partie lumineuse CMY [023] est absorbée par la Couleur-Pigment.
L'Onde CMY [023] est donc la complémentaire Pigment de CMY [310].
C'est la raison pour laquelle si vous regardez la carte Lumière RGB (023)
et sa carte complémentaire Pigment CMY [310], vous verrez que c'est la même couleur. Pour la raison que CMY [310] absorbe la couleur-lumière RGB [310] et ne laisse retourner à l'œil que la couleur-lumière RGB (023).
Donc la Couleur pigment CMY [310] absorbe la complémentaire lumière RGB (310) et retourne la couleur-Lumière RGB (023). Cet exercice peut être avec les 24 (RGB) et les 24 [CMY].
8 . Les Longueurs d'Onde
IMG. 20 Les Trois Longueurs d'Onde
Les trois types de photons (Rouge, Vert, Bleu) correspondent chacun à une fréquence spécifique dans le spectre visible. C'est leur combinaison qui produit la lumière blanche.
Notre perception des couleurs est limitée par les trois types de cônes présents dans notre rétine (RGB). Cette configuration physiologique nous contraint à percevoir les couleurs à travers des interférences entre différentes longueurs d'onde. En comparaison, certaines espèces comme la crevette-mante possèdent 16 types de cônes, leur permettant une perception chromatique bien plus riche.
Notre champ de vision chromatique est donc restreint à une fine bande du spectre électromagnétique, comparable à l'épaisseur d'une bulle de savon.
IMG. 21 Les Photons Rouges
correspondent aux grandes longueurs d'onde.
celle du haut est l'onde amplifiée en double.
IMG. 22 Les Photons Verts
correspondent aux longueurs d'onde moyennes,
celle du haut est l'onde amplifiée en double.
IMG. 23 Les Photons Bleus
correspondent aux courtes longueurs d'onde
celle du haut est l'onde amplifiée en double.
Malgré ces différences de longueur d'onde, tous les photons se déplacent à la même vitesse : Celle de la lumière, soit environ 300 000 kilomètres par seconde
(ou un milliard de kilomètres par heure).
En l'absence d'obstacles, un photon peut théoriquement poursuivre sa trajectoire indéfiniment dans l'espace. Est-il éternel ?
9. Niveaux Générationnels
Les Niveaux de Photons-Couleurs suivent une Progression Géométrique :
Niveau 1 : 3 photons-couleurs
Niveau 2 : 3 photons-couleurs
Niveau 3 : 6 photons-couleurs
Niveau 4 : 12 photons-couleurs
Note : À partir du niveau 3 cette progression suit une suite exponentielle où chaque niveau double le nombre de couleurs du niveau précédent.
Les Niveaux 5 et 6 sont pour les Jeux Futurs
Niveau 5 : 24 photons-couleurs
Niveau 6 : 48 photons-couleurs
Classification des Niveaux de Couleurs :
Les Niveaux sont présentés en Synthèse Soustractive.
1. Premier Niveau - Couleurs Primaires
- Cyan : [100]
- Magenta : [010]
- Jaune : [001]
2. Deuxième Niveau - Couleurs Secondaires :
- Rouge : [011]
- Vert : [101]
- Bleu : [110]
IMG.24 Primaires et Secondaire Mode Soustractif
3. Troisième Niveau - Couleurs Tertiaires :
[120], [210], [021], [201], [012], [102].
IMG.25 Niveau 3 de la Synthèse Soustractive
Particularité : La somme des trois colonnes donne toujours 3 photons
4. Quatrième Niveau - Couleurs Quaternaires :
[301], [302], [203], [103], [013], [023],
[032], [031],[130],, [230], [320], [310].
IMG.26 Niveau 4 Synthèse Soustractive
Particularité : La somme des trois colonnes donne toujours 4 ou 5 photons
Chaque niveau représente une complexité croissante dans les combinaisons de photons, créant une gamme de plus en plus riche de nuances chromatiques.
10. Interactivité Chromatique
Principes Fondamentaux :
La lumière et les couleurs suivent un système mathématique simple mais puissant.
Ce système illustre les interactions entre :
- Lumière et matière
- Couleur et pigments
Méthodes d'Utilisation :
Trois approches sont possibles :
1. Par les nombres (Codes Numériques des Photons)
2. Par les couleurs (Cycles et Accords des Cartes et des Losanges Chromatiques)
3. Par les courbes des Ondes
Si on met les cartes, une à la suite de l'autre à l'horizontale.
Les ondes donnent un sens de la continuité.
OPÉRATIONS NUMÉRIQUES
1. Synthèses Fondamentales :
- Synthèse Additive : (100) + (010) + (001) = (111)
- Synthèse Soustractive : [100] + [010] + [001] = [111]
Voir l'image numéro.2
IMG. 27 Base de la Synthèse Soustractive
2. Combinaisons Primaires → Secondaires :
[100] + [010] = [110]
[100] + [001] = [101]
[010] + [001] = [011]
3. Combinaisons Secondaires → Tertiaires :
[101] + [201] = [302]
[011] + [012] = [023]
[110] + [120] = [230]
L'addition des pigments ne doit jamais dépasser le nombre 3,
dans une des colonnes. Et toujours une colonne à zéro pour la pureté du pigment.
4. Relations Complémentaires :
[111] - [001] = [110]
[111] - [110] = [001]
[111] - [101] = [010]
[111]- [010] = [101]
[302] + [032] = [333]
[023] + [310] = [333]
[201] + [021] = [222]
IMG.28 Les 24 complémentaires potentielles
HARMONIES CHROMATIQUES
1. Triades :
Les Triades possèdent 8 possibilités
IMG. 29 CMY - Triangles Équilatéraux
1.1 Équilatérales :
Celles identifiées dans le cercle :
[011] & [101] & [110]
[301] & [130] & [013]
[101] & [210] & [021]
D'autres possibilités
[110] & [101] & [011]
[210] & [021] & [102]
[032] & [320] & [203]
IMG. 30 CMY Triangles Isocèles
1.2 Isocèles identifiés dans le cercle :
[110] & [203] & [023]
[100] & [021] & [012]
[302] & [032] & [130]
D'autres possibilités
[100] & [032] & [023]
[110] & [021] & [201]
[010] & [102] & [201]
2. Quartes
Les Quartes possèdent 6 possibilités.
IMG.31 CMY Carrés
2.1 Carrés
[110] & [021] & [001] & [201]
[310] & [130] & [023] & [203]
IMG.32 CMY Rectangles
2.2 Rectangles :
[210] & [120] & [012] & [102]
[310] & [302] & [023] & [031]
[010] & [110] & [101] & [001]
3. Dégradés (Séries de 7 cartes )
[320] & [210] & [310] & [100] & [301] & [201] & [302]
[001] & [013] & [012] & [023] & [011] & [032] & [021]
4. APPLICATION PRATIQUE :
Le système permet de :
- Créer des dégradés avec les 24 cartes d'un mode chromatique.
- Trouver les complémentaires
- Trouver les Accords Harmoniques
- Générer toutes les 24 couleurs-pigments
- Déterminer les couleurs-lumières qui, en éclairant une couleur-pigment, produisent du noir
- Concevoir des éclairages spécifiques pour modifier la perception des 24 couleurs-pigment.
- Possiblement d'autres fonctions non encore explorées.
Note : La relation nombres-couleurs reflète la logique des photons et leurs interférences ondulatoires, basée sur des rapports de proportions.
Ce Guide est celui de la première version collégiale
Un Guide Universitaire plus complet est à venir.
11. Annexe
Jeux Futurs
Hexagone des Notes de Musique en parallèle avec les Ondes Lumineuses.
Comme pour la musique, où un clavier bien tempéré est nécessaire, ce système divise la gamme chromatique en 12 intervalles égaux (demi-tons), permettant de jouer dans toutes les tonalités. C'est le même principe qui est appliqué dans le Jeu du Photon. L'important c'est que les complémentaires soient dans le même axe. De la même façon, les notes majeures de l'hexagone de gauche, sont complémentaires par leurs dissonances. Les dissonances chromatiques sont semblables si on considère que leurs contrastes sont au maximum.
IMG.33 Deux Hexagones Chromatiques
Les deux systèmes se rejoignent puisqu'ils représentent le cycle complet d'une onde, bien que sur des ordres de grandeur très différents : des centaines de nanomètres pour la couleur, tandis que les ondes sonores varient entre un demi-mètre et 17 mètres.
12. Droits d'Auteur : Version 241116
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