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Principes physiques de la lumière et colorimétrie - Température de couleur, IRC

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Température de couleur

Dans une salle occultée, si on allume un PC 1kW non filtré, la lumière nous paraît naturelle, blanche, voir légèrement froide. Il suffit d'ouvrir une fenêtre et de laisser passer la lumière du jour et le même projecteur semble jaunâtre (et beaucoup moins puissant !).

Notre oeil s'adapte immédiatement à la situation et considère la lumière ambiante comme blanche. Or ces lumières sont souvent très différentes, et si on les met en rapport, notre vue travaillant par contraste, on percevra immédiatement la différence.

La lumière blanche, on l'a vu, est une combinaison de tout le spectre de la lumière visible. Cependant, la répartition des longueurs d'onde n'est pas spécialement linéaire. S'il y a plus d'énergie autour de 600nm, la lumière apparaîtra plus rouge, plus "chaude". A l'inverse, s'il y a plus d'énergie autour de la zone 450nm, la lumière apparaîtra bleutée, plus "froide". Ce phénomène s'observe d'ailleurs au cours de la journée, la lumière du soleil n'est pas la même à l'aube ou à midi. Une ampoule à incandescence classique donne une lumière plus "chaude" qu'un tube néon.

(c) photographiz.com

On a comparé ces couleurs à celle d'un objet théorique de carbone appelé corps noir, que l'on chaufferait de plus en plus. Comme lorsqu'on chauffe un métal, sa couleur évoluerait du rouge au bleu. Voici un extrait de cette évolution de teinte:

(c) photographiz.com

La Température de couleur (Tc) est exprimée en Kelvin (pour transformer des °C en K, il suffit d'ajouter 276...)

Quelques exemples de température de couleur (il s'agit de comparaison, de teinte apparente)

  • 975K Rouge sombre
  • 1400K Orange
  • 1600K Jaune
  • 1700K Début du blanc
  • 2000K Lumière du soleil au lever
  • 2200K Bougie
  • 3100K Lampe à incandescence classique
  • 3200K Lampe tungstène halogène (PC, ...)
  • 3400K Lampe basse tension
  • 4100K Lampe fluorescente
  • 4870K Lumière du soleil à midi
  • 6000K Lampe HMI
  • 8000K ciel brumeux
  • 10000K ciel bleu sans soleil
Ces couleurs apparaissent sur le diagramme de chromaticité, c'est la courbe de Planck:
 
http://www.erco.com/products/product_fea/quintessenc_260/varychrome_3885/images/eur_erco_varychrome_featur_1_80_.jpg
 
En éclairage de spectacle, il est important de se souvenir que la source lumineuse peut être de température de couleur variable.
- Selon sa nature: fluorescence, HMI, incandescence, lumière naturelle
- Dans le cas de l'incandescence, plus l'intensité augmente, plus la température de couleur augmente. Un PC à 50% donne une atmosphère plus chaude (donc une Tc plus basse...) qu'à 100%; il est possible de réchauffer une scène sans gélatines en utilisant les projecteurs à 80% au lieu de 100.
- Certaines gélatines sont calibrées pour modifier la température de couleur, par exemple pour qu'il n'y ai pas de différence de teinte entre un HMI et un PC à incandescence (voir plus loin, type de lampes):
- les CTO diminue la Tc: chez Lee 204 (CTO), 205 (half CTO), 206 (quarter CTO)
- les CTB augmentent la Tc: 200 (double CTB)201 (CTB), 202 (half CTB), 203 (quarter CTB)
 
La lumière intérieure la plus commune étant la lampe à incandescence classique, ou maintenant des lampes économiques imitant celles-ci, une Tc de 2800K nous semblera "chaude" et agréable, d'où l'habitude en théâtre de "réchauffer" la lumière d'un PC 1kW (3200K) avec une gélatine ambrée. On choisit souvent une teinte plus rosée, qui met bien en valeur la peau: 152, 162, 151, ... chacun a sa préférence...
N'oubliez cependant jamais que l'oeil travaille par contraste - un PC 205 paraîtra quasi froid s'il est mis en rapport ou juste après un 204 ou un 147 (toutes les références sont chez Lee) mais chaud comparé à un bleu ou un CTB.
 
Il n'est cependant pas suffisant de ce contenter de la température de couleur pour caractériser un blanc: une lumière peut être un peu plus rosée, voir un peu plus verte, et s'éloigner de la courbe de planck. C'est d'autant plus le cas maintenant avec l'émergeance des lampes à LED, de qualité très variable.
Enfin reste à voir la capacité de ces lumières "blanches" à restituer correctement les couleurs.

Indice de Rendu des Couleurs (IRC)

La couleur perçue d'un objet dépend de la lumière qui la frappe: plus le spectre de la lumière est complet, plus les couleurs seront rendues telles que sous une lumière naturelle.

Certains type de lampes n'émettent pas un spectre complet. C'est le cas par exemple des tubes néons. Les couleurs sont alors déformées. Par exemple, vous choisissez un vêtement noir dans un magasin. Arrivé dehors, vous vous rendez compte qu'il est vert foncé à la lumière du soleil. C'est parce que le spectre émis par l'éclairage du magasin était incomplet, et incapable de restituer cette couleur correctement.

La mesure de cette capacité de restituer les couleurs fidèlement (entendez: comme la lumière du soleil) est appelée Indice de Rendu des Couleurs (IRC) ou valeur Ra. Bien entendu, dans le spectacle, nous tâcherons généralement de garder un IRC élevé.

  • Par définition, la lumière du soleil a un IRC de 100
  • Lampes à incandescence: proche de 100
  • Lampes fluorescentes: de 60 à 90, selon la qualité
  • Lampes à décharge: de 60 à 90, selon la qualité
  • Eclairage d'autoroute: 25

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