I.E - Retour sur les blancs : température¶

Le blanc étant perçu différemment en fonction de l’environnement et de l’observateur, on doit, avant d’en parler, définir exactement ce qui est blanc. Encore une fois, il faut un référenciel invariant, physique, sur lequel tout le monde puisse être d’accord, un peu comme l’usage des raies de Fraunhofer peuvent servir de référence pour définir des lumières monochromatiques* précises.

On utilise généralement pour définir le blanc ce qu’on appelle le rayonnement des corps noirs*.

E.1 - Corps noir¶

Un corps noir est un élément qui n’apparait pas nécessairement noir, mais qui est noir dans le sens où il absorbe l’intégralité des rayons électromagnétiques (et donc de lumière visible) qu’il reçoit ; autrement dit, si le corps noir était parfaitement froid¹, il serait d’un noir pur. Mais tout corps possède une certaine chaleur, et cette chaleur fait qu’il émet des rayonnements, dont une partie dans le spectre visible, ce qui explique que ce qu’on appelle un corps noir n’est pas vu comme noir.

La conséquence est que la lumière, et donc la couleur, d’un corps noir n’est pas du tout influencée par la lumière qu’il reçoit, mais est uniquement le résultat de sa chaleur. Plusieurs éléments peuvent être considérés comme des corps noirs : les braises d’un barbecue, le feu, un métal incandescent, le soleil… Tous ces éléments de sont pas de réels corps noirs au sens physique (le rayonnement qu’ils émettent n’est pas parfaitement indépendant de celui qu’ils reçoivent) mais en sont une approximation, très proche dans le cas du soleil².

L’intérêt des corps noirs est que la lumière qu’ils émettent, et donc leur couleur perçue, ne dépend pas de l’environnement dans lequel ils sont ; ils forment donc de bons référentiels objectifs. De plus, on sait que leur spectre de rayonnement dépend directement de leur énergie, de leur chaleur. On peut donc associer à une chaleur donnée un spectre donné, c’est à dire une lumière d’une composition précise de rayons monochromatiques*, résultant en un blanc* précis et mesurable.

E.2 - Lieu planckien¶

Plutôt que de définir le spectre de la lumière des corps noirs par la description des rayons qui le composent, on simplifie en liant simplement cette couleur, ce blanc, à la température du corps noir qui l’a émis ; et cette mesure est donnée en Kelvin (et pourrait tout aussi bien être convertie en degrés Celsius ou Fahreneit). On peut ainsi définir une lumière blanche directement en fonction de cette température théorique.

Description	Kelvin	Degré Celsius	Degré Farenheit
Lave en fusion	1000 K	726,85°C	1340,33°F
Soleil à midi	5800 K	5526,85°C	9980,33°F
Jour nuageux	7000K	6726,85°C	12140,33°F
Foudre	9000 K	8726,85°C	15 740,33°F

On constate que la température du blanc rend bien compte de sa teinte et non pas de la température réelle du corps qui émet cette lumière ; cette température est celle du corps noir qui aurait émis un rayonnement de la même couleur, mais pas la température ni l’énergie de l’élément vu. On utilise ces valeurs de température en Kelvin par convention pour standardiser la description des blancs.

L’ensemble de ces températures peut être représentée en un dégradé allant du jaune-orangé au bleu, dans une gamme blanchâtre (ce sont bien des couleurs résultant d’un mélange complexe de rayons monochromatiques* du spectre visible ; seules les proportions changent³).

On appelle cet ensemble de couleurs réparties en une ligne le Lieu planckien.

E.3 - Balance des blancs¶

Sous le soleil, à l’ombre ou dans les nuages, quel que soit le moment de la journée, dans la réalité nous percevons la neige comme blanche même si en réalité la lumière qu’elle réfléchit est à chaque fois différente.

Le cerveau effectue en permanence des ajustements pour compenser la couleur de la lumière éclairant une scène, et toujours voir les blancs… blancs. Le problème se pose lors de la capture des couleurs via un appareil photo ou une caméra de faire la même compensation.

En effet, un capteur qui recevrait du blanc à midi au soleil “verrait” en réalité la “vraie” couleur, tirant plutôt vers le jaune, alors que le même objet un jour nuageux serait “vu” par le capteur comme bien plus bleu.

On effectue donc une opération de correction de ces couleurs pour ramener la couleur de l’objet à un “blanc” neutre : celui du dispositif de reproduction. C’est ce qu’on appelle la balance des blancs : on “efface” l’influence de la lumière ayant éclairé la scène au moment de la capture.

Ainsi, cette image “neutralisée” peut être reproduite par le dispositif dans des conditions standard.

• Pour afficher l’image sur un écran, le travail est de ramener la couleur du blanc dans la scène (5800 K sous le soleil ou 7000 K sous les nuages par exemple) à celle du blanc de l’écran (en général celui qu’on nomme D65, 6500 K).
• Lors d’un tirage papier, le blanc de la scène devra être ramené au blanc du papier. Une fois l’image imprimée, elle pourra être vue correctement sous tous les éclairages possible.

Sans ce travail de “neutralisation”, l’image est décalée par rapport au blanc de référence (le blanc de l’écran ou le blanc du papier) et apparait bleutée ou orangée.

---

Sources et références

• Le corps noir sur Wikipedia
• Le lieu planckien sur Wikipedia
• Température de couleur sur Wikipedia