Les roues des couleurs

Ces quelques pages sont totalement inspirées par le site de Bruce MacEvoy. On y trouvera une expérience pour énumérer, trier, regarder les mélanges de deux pigments d’aquarelle.

Des roues des couleurs

Il y a de multiples manières de parler de la couleur. Les plus accessibles ont en commun une roue, dite roue chromatique ou roue des couleurs. Ces roues sont innombrables, en particulier parce que chacune d’entre elles en génère autant qu’on en veut par symétrie et/ou rotation. C’est pourquoi nous commencerons par fixer quelques repères simples.

Il existe une multitude de roues des couleurs. Toutes conservent l’ordre des teintes en tournant dans un sens ou dans l’autre.

La partie commune à toutes les roues des couleurs se réduit à l’ordre relatif d’apparition des couleurs (rouge-orange-jaune-vert-bleu-violet, dans un sens ou l’autre) mais diffèrent sur la dimension des zones et le contenu de l’intérieur du cercle. La plus simple, qui introduit à la pratique de la peinture :

Roue des couleurs à 12 références, trois primaires Cyan-Magenta-Jaune, trois secondaires et six tertiaires.

L’élément de base, à savoir le triplet des primaires, ici Cyan-Magenta-Jaune (celui de l’imprimante) est lui-même sujet à variation. On trouve en général la variante Bleu-Jaune-Rouge (celle de la tradition) et en particulier la variante Rouge-Vert-Bleu (celle de l’écran) :

Roues des couleurs à 12 références basées sur Rouge-Jaune-Bleu et Rouge-Vert-Bleu

Faut-il savoir laquelle est la bonne ? Mauvaise question. La roue des couleurs n’existe pas : c’est une grande famille de modèles simples, plus ou moins subtils et/ou utiles, sans laquelle il est bien difficile de s’exprimer sur la couleur.
En voici une parmi des dizaines , du site de Bruce MacEvoy :

Cette roue donne une place aux principales catégories de couleurs avec une position personnalisée.

La position des couleurs n’est plus régulière. Au contraire, plus de la moitié des couleurs de référence sont dans moins d’un quart de l’espace disponible. Pourquoi ? Quand on se déplace sur le cercle on change de teinte. Il faut en effet distinguer la couleur (ensemble complexe d’impressions faite à l’œil par une tache colorée), la teinte (la plus simple de ces impressions qui fait dire qu’il s’agit d’un rouge ou d’un bleu) et le pigment (le produit qui a généré la tache). La teinte ou tonalité (T, angle, hue, H) traduite par la position sur la circonférence, est la première caractéristique d’une couleur et la plus accessible. C’est un angle si on se donne une origine :

Un point du cercle est un nombre compris entre 0 et 360. Chaque teinte est donc placée sur le cercle par un angle. Le principe est simple mais il y a bien des manières de s’y prendre.

Nous allons donc placer des couleurs sur un cercle.
Rappelons d’abord qui’il y a deux manières fondamentales de fabriquer des couleurs, celle des écrans et celle des imprimantes. A l’écran on additionne des couleurs, chaque pixel émettant de la lumière. C’est la synthèse additive: les teintes de base sont le rouge, le vert et le bleu (RVB ou RGB red-green-blue). Le mélange des trois primaires donnent la lumière blanche. C’est pourquoi on peut peindre les bâtiments avec des projecteurs :

Couleurs par synthèse additive pour la fête des lumières de Lyon.

Sur le papier les pigments retiennent une partie de la lumière reçue (la nuit tous les tableaux sont gris parce qu’il n’y a pas de lumière à réfléchir !) : une couleur est le résultat de ce qu’on a enlevé à une lumière blanche. C’est la synthèse soustractive. Les primaires sont le jaune, le cyan et le magenta (CMJ ou CMY cyan-magenta-yellow) qui mélangées retiennent toute la lumière et donne le noir. Dans les imprimantes on rajoute un godet noir pour faire des économies.

Quiconque imprime des photos sait bien qu’on passe en permanence de l’un à l’autre en regardant l’écran et le papier imprimé et connaît toutes les distorsions liées à l’un ou l’autre et à son propre regard (yeux-cerveau). C’est encore pire quand on compare l’aquarelle originale, sa reproduction à l’écran et son image papier. La lumière de la lampe a une couleur, les pigments sur le papier la transforme en bien d’autres, l’appareil photo les code, l’écran les reconstitue avec ce code, l’imprimante transforme le code en quantités de pigments qui utilise à nouveaux la lampe.

Lumière du jour, pigments sur la toile, oeil du spectateur : le chemin n’était pas simple. Il est aujourd’hui d’une complexité énorme. On partage ici une expérience entre deux objets, d’une part la couleur ressentie par l’usage de pigments dans l’eau (aquarelle), d’autre part la couleur manipulée par le modèle informatique.

Parmi toutes les roues des couleurs, on reconnaît celles des informaticiens au nombre sans limite de teintes. C’est l’ordinateur qui fait le travail.

Roues des pipettes

A gauche, l’aquarelle originale de Goethe (1809). A droite une roue des couleurs HTML (circa 1990) . La première est discrète, la seconde est continue. On peut voir dans les deux les grandes catégories Rouge Jaune Vert Cyan Bleu Magenta. La roue chromatique ne dit pas ce qu’est la couleur mais comment s’en servir. Le génie de Goethe est alors manifeste.

En informatique, on manipule dans le plus simple des espaces de couleurs plus de 16 millions de couleurs – sans les voir, tant s’en faut. Cet espace appelé RGB (red-green-blue) considère qu’une couleur est formée par une quantité de rouge (de 0 à 255), une certaine quantité de vert (de 0 à 255) et d’une certaine quantité de bleu (de 0 à 255 !). 0-0-0 c’est le noir absolu, 255-255-255 c’est l’aveuglement assuré. Pour simplifier on compte en hexadecimal (base 16 avec les chiffres 0123456789ABCDEF et les nombres à deux chiffres – C3 veut dire 12×16+3=195).

Par exemple, avec rouge=100 et vert=150, on a #649600 pour bleu=0  #649632 pour bleu=50  #649696; pour bleu=150  #6496fa pour bleu=250 . Au total 255×255×255 donne les millions annoncés mais pas un cercle. L’espace RGB des couleurs est un cube qu’on peut découper par tranche pour une valeur de vert ou de bleu ou de rouge. Le site html-color-chart.com affiche ainsi dans chaque direction 16 tranches de 16×16 couleurs.

Le cube RGB dans wikimedia.org

Trouver un cercle dans un cube est certes difficile. Mais construire un modèle rend la chose possible. Un modèle XYZ est un ensemble de trois variables,disons X Y et Z, qui prennent une valeur pour chaque triplet RGB. Deux triplets RGB doivent donner deux valeurs différentes pour XYZ et on doit pouvoir, pour trois valeurs X Y et Z retrouver un seul triplet RGB qui donne ces valeurs. Le but est d’obtenir trois variables plus faciles à interprêter et un nouvel espace dans lequel il est plus facile de se déplacer. Les plus communs sont TSL et TSV :

Schémas des modèles TSL et TSV qui accompagne l’information précise dans Wikipedia.

Il s’agit de constructions géométriques sans rapport étroits avec la vision humaine, à l’encontre d’autres familles de modèles. On choisit par l’utilité qu’on y voit, l’usage qu’on peut en faire, les résultats qu’on en tire. Tout ce qui suit utilise le modèle TSL (Teinte Saturation Luminosité, Hue Saturation Lightness HSL). Les formules sont simples et transparentes dans en.wikipedia.

On raisonne avec les valeur r=R/255, g=G/255, b=B/255. Le maximum pour chaque primaire est donc 1. Les couleurs sont dans un cube :

Le cube rgb vu dans l’axe (0,0,0) (noir) vers (1,1,1) (blanc) donne un hexagone.

A la base les 6 sommets colorés du cube rgb sont placés sur un cercle : 60° jaune (1,1,0) 120° vert (0,1,0) 180° cyan (0,1,1) 240° bleu (0,1,0) 300° magenta (0,1,1) 360° rouge (1,0,0). Sur chacun des 6 intervalles les couleurs dans lesquelles manquent une des primaires (R=0 ou V=0 ou B=0) sont sur l’hexagone régulièrement disposées entre leurs voisins. L’hexagone est dilaté en cercle qui le contient : la première variable est donc T, un angle qui est associé à une couleur :

Les trois primaires du modèle RVB, les 6 points de l’hexagone, la possibilité de découper le cercle en autant de parts que l’on voudra, la roue chromatique est un modèle.

Pour l’instant les couleurs sont associées à un angle. Pour illustrer cet angle, qui est valable pour une multitude de couleurs de même teinte, on a pris la plus pure. Pour rouge-vert-bleu une seule est présente. Pour jaune-cyan-magenta deux sont présentes au maximum. Sur la circonférences sont présentes les couleurs à deux teintes de base, la troisième ayant une valeur nulle.

Pour remplir l’intérieur on se réfère au centre du cube où les trois couleurs se mélangent. Le cube a été déformé autour de l’axe formé par les deux points (0,0,0) (blanc) et (1,1,1) (noir) orthogonal au plan contenant l’hexagone des 6 couleurs des sommets (110-jaune,010-vert, 011-cyan, 010-bleu, 110-magenta et 100-rouge). A l’intérieur du cube déformé devenu double cône, avec une hauteur arbitraire de 1 et un rayon du cercle de 1, on voit sensiblement :

Un plan tourne autour de l’axe blanc-noir du bicône et prend toutes les positions de 0 à 180° sur le cercle chromatique.

La dimension verticale est la luminosité L qui va de 0 en bas (noir) à 1 en haut (blanc). Sur l’axe vertical toutes couleurs du type x-x-x depuis 0-0-0 (noir) à 1-1-1 (blanc). Dans ce modèle, le paramètre est très simple. Pour un triplet r-v-b, M est le plus grand des trois, m le plus petit et L vaut (M+m)/2.

La dimension horizontale prend tout son sens à luminosité moyenne (le ventre de la toupie) et en a de moins en moins pour les couleurs claires ou les couleurs sombres. Ce paramètre est appelé en général chroma (ou chrominance ou chromaticité) et vaut simplement M-m. ll augmente avec la disparition d’une primaire et vaut 1 sur le cercle chromatique. Si M-m diminue, cela signifie que la couleur la plus abondante se rapproche de la plus rare, donc que les trois vont vers une égale quantité. On est alors dans la gamme des gris. La toupie peut être découpée en tranches lesquelles sont de taille inégale. La tranche du milieu, pour une luminosité de 0.5 est alors :

La roue chromatique contient l’intérieur du cube déformé en bicône. Elle donne à voir toutes les couleurs de toutes les teintes (angle) pour toutes les chroma (distance au centre) à une luminosité de 0.5.

Si on regarde la toupie par dessus on voit toutes les couleurs de toutes les teintes (angle) pour toutes les chroma (distance au centre) à la luminosité maximale possible dans ce cas.

Si on regarde la toupie par dessous on voit toutes les couleurs de toutes les teintes (angle) pour toutes les chromas (distance au centre) à la luminosité minimale.

Ce modèle ou ses variantes cylindriques ou sphériques est très simple. Il date de l’invention de la télévision couleur et des balbutiements de l’informatique. Il est loin de rendre compte de la complexité de notre perception de la couleur, de la saturation et de la luminosité. Son utilité est d’abord celle des sélecteurs de couleurs dans les logiciels de dessin. Il permet de contrôler ce qui est affiché à l’écran et d’abord de mesurer la couleur que l’écran affiche en chacun de ses points. C’est le rôle des pipettes. La meilleure est sans conteste Just Color Picker .

La souris pointe dans l’unité définie par les angles 180° et 190° (au milieu 185°) et par la chroma 0.8 et 0.9 (au milieu 0.85) sur la roue de luminosité 0.5. La pipette capture la couleur, la reproduit pour son compte et donne ces trois valeurs (pour le modèle retenu ici et pour d’autres, au choix les valeurs rgb ou RGB, le code html, …)

La roue des couleurs en général et celle du modèle HLS en particulier fournit donc un langage pour parler des couleurs. En cherchant couleur beurre frais, j’obtiens des reproductions de « Motte de beurre » d’Antoine Vollon :

En prenant comme point de comparaison la partie centrale de la face à la lumière de la motte, chaque reproduction est originale.

On peut réduire à l’écran la dimension des reproductions, le logiciel devant alors faire des moyennes de pixels voisins, puis demander à la pipette de faire à nouveau une moyenne de pixels pour avoir une vue pertinente :

La pipette sert pour l’apprentissage de la lecture des couleurs à l’écran. Pour avoir la vraie couleur du tableau, la visite du musée s’impose.

Reste à apporter une dernière précision. Une image affichée à l’écran donne pour chacun de ses pixels ou en moyenne pour une zone trois valeurs :

• En RGB une valeur de rouge, de vert, de bleu sur 0-255. C’est le code html.
• En rgb une valeur de rouge, de vert, de bleu sur 0-1. C’est la part calcul.
• En HSL une teinte (angle), une chroma ou saturation, une luminosité. Le deuxième paramètre a deux formes. La première forme, la chroma, est simple (M-m) mais toutes les valeurs possibles du couple chroma-luminosité ne sont pas réalisables. La seconde est la saturation, qui vaut simplement le rapport chroma sur chroma maximale à le luminosité donnée. Le double cône devient un cylindre mais les saturations sont difficiles à comparer pour des luminosités très différentes. La pipette donne la saturation. Important : chroma et saturation sont identiques à la luminosité 0.5, celle de la roue des pipettes.

Roue des pigments

Elle est l’œuvre de Bruce MacEvoy auteur d’un site extraordinairement instructif : http://www.handprint.com.

La roue des pigments de l’aquarelle de Bruce Mac Evoy décrite dans la page an artist’s color wheel.

Cette roue des pigments rassemble deux éléments très différents. Le premier est le modèle colorimétrique CIE L*a*b*. Comme tout modèle de la couleur, ce dernier utilise trois dimensions :

• a* représente l’axe rouge-vert en passant par le gris (0).
• b* représente l’axe jaune-bleu en passant par le gris (0).
• L* est la clarté de 0 (noir) à 100 (blanc).

La teint est un angle et la distance au centre mesure la saturation. Le second est l’ensemble des pigments disponibles chez les fabricants d’aquarelle de qualité. La liste des séries étudiées est impressionnante : Art Spectrum, Blockx, Daler-Rowney, Daniel Smith, Da Vinci, Holbein, Kremer, Lukas, Maimeri, M. Graham & Co., Old Holland, Rembrandt, Robert Doak & Associates, Schmincke, Sennelier, Utrecht, White Nights / St. Petersburg, Winsor & Newton. Un pigment est placé à la moyenne des positions occupées par les préparations des différents fabricants. Ces positions sont mesurées avec un spectrphotomètre.

Cette carte est un outil de base pour comprendre la couleur à l’aquarelle et d’abord donner un nom aux godets. En effet, le but des entreprises est de vendre des tubes et des godets. Les débutants, fascinés par la diversité des propositions, à la recherche des belles couleurs, sont des proies faciles :

Collection de tubes et godets d’un débutant en aquarelle.

Il convient d’abord de donner un nom aux godets. Il ne suffit pas de regarder l’étiquette, laquelle ne comporte aucune indication utile en première lecture. En effet, les étiquettes des pigments pour l’aquarelliste portent un nom. L’attribution d’un nom à un tube ou un godet ne suit aucune règle et renseigne fort peu sur le contenu. Il contient une désignation de teinte, jaune, bleu, rouge, … complétée par une précision sur :

• la teinte (jaune citron)
• le fabricant, (jaune Winsor, jaune Sennelier)
• le constituant chimique (jaune cadmium, jaune de nickel, bleu d’indanthrène, vert oxyde de chrome)
• le constituant et la teinte (jaune de cadmium pale, bleu de phtalo rougeâtre)
• le fabricant et la teinte (jaune Sennelier foncé, Orange Winsor tendance rouge)
• la stabilité à la lumière (jaune permanent, permanent magenta)
• la transparence (Transparent Mars Brown, turquoise transparent, rouge brun transparent)
• le nom d’un pigment historique dont on reproduit la teinte par la chimie moderne aureolin (hue), bleu manganèse (imit))
• le nom d’un pigment historique qui est bien dans le tube (bleu de Prusse)
• le nom d’une couleur historique (au demeurant fort variable) reproduite par un pigment moderne (jaune de Naples, brun van dyck (imit)
• le nom d’un pigment moderne dont on reproduit la teinte par un autre pigment moderne (orange de cadmium (imit), Cadmium Orange Hue)

Dans la même gamme on trouvera tous les types de dénomination (par exemple Blocx a un Rouge Pyrrolo, un rouge Blocx, un laque rosé foncé, un quinacridone magenta et un magenta). Entre gamme les comparaisons sont impossibles avant d’avoir ouvert les tubes. La roue des pigments est d’abord un langage. Par exemple, la page consacrée aux pigments de terre sur handprint.com montre pourquoi on appelera ici SN, Sienne Naturelle, le RAW UMBER de Winston et Newton :

Position des pigments de terre (rouges oranges et jaunes désaturés) dans le roue des pigments de handprint.com

Fondamentalement la roue des pigments parle des pigments, c’est-à-dire des molécules qui font la couleur. Ces molécules sont répertoriées dans un code universel PYxxx pour les jaunes, PBxxx pour les bleus, PRxxx pour les rouges … C’est l’information la plus importante. Les marchands la donnent rarement, les nuanciers ne la contiennent pas. Il faut la chercher. Par exemple, sur les étiquettes de Winson et Newton, comme expliqué sur le site winsornewton.com, cette information est en caractères minuscules :

Les étiquettes des célèbres aquarelles Winston et Newton. Le bleu céruléum est un PB35. Lire les étiquettes, même les petits caractères, est instructif. Winston et Newton a changé une année tous ses numéros. Le new gambodge, contenant le pigment PY153, référencé 319 dans handprint.com, est devenu 267. Et ce même 267, de cette même entreprise, contient maintenant le mélange du jaune PY150 et du rouge PR209.

La roue des pigments parlent de pigments, pas de couleurs d’étiquettes. Elle permet d’exprimer une foule d’idées passionnante comme par exemple la nature des verts des feuillages dans la page intitulée Mixing greens :

Les verts des feuillages exprimés dans la roue des pigments. Cette figure contient une énorme quantité d’information très utile.

Choisir ses pigments, comprendre les mélanges, passer d’un recueil de recettes à un modèle organisant ses observations, celà semble éminemment désirable. Mais Bruce MacEvoy s’exprime dans l’espace CIE L*a*b* avec un spectrophotomètre, ce qui n’est pas du domaine de l’amateur. Pourtant la roue des couleurs du modèle HLS permet de manipuler les couleurs à l’écran. Peut-on faire le lien ? Telle est la question naïve que nous nous posons ici.
Un site art-paints.com donne cependant une teinte RGB à chaque godet. Toutes les nuances de tous les fabricants (58) de toutes les catégories y sont répertoriées.

Le site art-paints édite un code couleur pour chaque référence commerciale d’aquarelle, ici New Gambodge de Winston & Newton .

Comment peut-on associer une couleur unique à un godet d’aquarelle, le site ne le dit pas. Mais le résultat est là. On pourrait replacer ces couleurs sur le roue des pipettes.