La rétine, où sont formées les images dans l’œil, possède deux types de cellules sensibles à la lumière :
les bâtonnets ; sensibles à l’intensité lumineuse mais pas aux couleurs, ils sont responsables du contraste, et très présents notamment chez les animaux nyctalopes
les cônes ; de trois types et sensibles à une couleur chacun - rouge, bleu ou vert.
On dit que la perception des couleurs par l’homme utilise le principe de la trichromie.
La synthèse additive, c’est la superposition de faisceaux colorés qui donne l’impression au cerveau d’en voir une nouvelle. En réalité, il y a trois couleurs à des intensités variables qui apparaissent comme une nouvelle couleur car le cerveau ne les dissocie pas.
Les trois couleurs primaires de la synthèse additive sont le rouge, le vert et le bleu (RVB).
L’ajout d’au moins deux couleurs primaires en crée une troisième.
Rouge bleu magenta
Vert bleu cyan
Rouge vert jaune
Si les trois couleurs primaires sont superposées en intensité équivalente, cela donne du blanc.
Si deux couleurs superposées donnent du blanc, alors elles sont dites complémentaires.
En synthèse soustractive, les lumières colorées sont absorbées.
Les trois couleurs primaires de la synthèse soustractive sont le cyan, jaune et magenta (CMJ).
Lors d’une synthèse soustractive, la superposition de deux filtres colorés ne fera ressortir que la couleur primaire de la synthèse additive qu’ils ont en commun. On soustrait alors les couleurs non communes.
L’ajout d’au moins deux couleurs primaires en crée une troisième.
Cyan (B+V) magenta (R+B) bleu
Magenta (R+B) jaune (R+V) rouge
Cyan (B+V) jaune (R+V) vert
Si les trois couleurs primaires sont superposées en intensité équivalente, cela donne du noir.
Si deux couleurs superposées donnent du noir, alors elles sont dites complémentaires.
Les objets colorés lumineux utilisent la synthèse additive.
Par exemple, les écrans des téléphones, téléviseur, ordinateurs, etc. émettent leur lumière via des pixels. Ceux-ci sont divisés en sous pixels de trois couleurs RVB.
En réglant l’intensité lumineuse de chaque sous pixel, on peut alors créer toutes les couleurs. Les sous pixels étant trop petits pour être discernés à l’œil nu, on ne voit qu’un point lumineux de la couleur voulue.
Dans ce cas, l'objet n’étant pas source de lumière devra sa couleur perçue à son interaction avec la lumière l’éclairant. L’interaction est de trois natures différentes :
Diffusion : l’objet renvoie dans toutes les directions une partie de la lumière incidente. Plus l’objet est réflecteur plus elle aura lieu.
Absorption : l’objet éclairé absorbe une partie de la lumière incidente. Plus l’objet est opaque plus elle aura lieu. Moins l’objet est réflecteur plus elle aura lieu.
Transmission : la lumière incidente traverse en partie l’objet. Plus l’objet est transparent, plus elle aura lieu.
Les trois phénomènes peuvent avoir lieu simultanément.
Si intensité lumineuse :
Un objet coloré va utiliser la synthèse soustractive pour absorber une partie de la lumière. Il diffusera et transmettra ensuite cette lumière en synthèse additive pour rendre compte de sa couleur.
Exemple : Une voiture cyan éclairée en lumière blanche va absorber la composante rouge de la lumière blanche et ne diffuser que le vert et le bleu. Elle paraîtra donc cyan (B+V).
Une fine feuille de couleur cyan (B+V) éclairée en lumière jaune (R+V) va absorber le bleu et le rouge et diffuser/transmettre du vert.
Une couleur obtenue par synthèse additive sera perçue de la même manière qu’une couleur monochromatique (ou presque).
Une même couleur perçue peut correspondre à différentes couleurs spectrales.
Exemple : Le magenta peut être obtenu par une lumière magenta unique, soit un pic dans son spectre, ou par l’association de rouge et bleu soit deux pics dans le spectre.
Certains défauts de vision comme le daltonisme (de John DALTON, physicien anglais) ou l’achromatopsie peuvent changer la perception des couleurs. L’absence d’un ou plusieurs types de cônes changera la synthèse additive et fera donc voir les couleurs différemment, amputées de leur composante correspondant à la couleur non perçue.