Synthèse additive
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Première Thème : Observer
Pré requis (COLLEGE)
Compétences transversales :
Mots clés de recherche : 1S, observer, couleurs, images, synthèse additive, synthèse soustractive Provenance : académie de Montpellier Adresse du site académique : http://sciences-physiques.ac-montpellier.fr/ JOUONS AVEC LES COULEURS I. DE L’ART A L’IMPRIMERIE Doc 1 : Georges Seurat - La Parade (1889) Doc 2 : Photomontage d’Emmeline Pankhurst par Charlotte Newson Doc 3 : Image d’imprimerie grossie jusqu’à 800 fois Que vous inspirent les œuvres d’art présentées dans les documents 1 et 2 ? Quelle est la technique employée en imprimerie (document 3) ? Ces documents ont la caractéristique commune d’être des images constituées à partir de points.
EN ADDITIONNANT LES COULEURS PRIMAIRES (RVB) L’OEIL PEUT PERCEVOIR D’AUTRES COULEURS. Source : http://www.allpaintings.org/v/Post-Impressionism/Georges-Pierre+Seurat/Georges+Seurat+-+La+Parade+_1889_.jpg.html
ON MET ICI EN AVANT LE POUVOIR DE RESOLUTION DE L’ŒIL (≈0.017o) QUI NE PERCOIT QUE L’ADDITION DES COULEURS SI ON EST ASSEZ LOIN ! Source : http://www.citylife.co.uk/news_and_reviews/news/15113_charlotte_newson_s_emmeline_pankhurst___manchester_art_gallery
Source : http://www.learner.org/teacherslab/science/light/color/dots/index.html D’autres exemples permettent d’illustrer ce qui a été vu ci-dessus, comme par exemple les mosaïques réalisées avec des Rubik’s cube ! Source : http://news.cnet.com/8301-17938_105-9700373-1.html BILAN : SI L’ON REGARDE DE LOIN UNE AFFICHE CONSTITUEE DE PETITS POINTS DE COULEURS (BIEN CHOISIS !), L’ŒIL ADDITIONNE CES COULEURS ET EN PERCOIT DE NOUVELLES : IL EST AINSI POSSIBLE DE RECREER L’ENSEMBLE DES COULEURS. CE PROCEDE EST COURAMMENT UTILISE, EN IMPRIMERIE PAR EXEMPLE (QUADRICHROMIE). II. ADDITION DE COULEURS On souhaite montrer que l'on peut réaliser la plupart des couleurs par addition des trois couleurs primaires. A l’aide du logiciel de traitements d’images « Paint », compléter le tableau ci-dessous R V B Couleur 255 255 255 255 255 0 255 0 255 0 255 255 255 128 0 0 128 255 128 64 128 rose kaki Il suffit d’aller sur l’onglet « Couleurs » de « Paint » puis de cliquer sur « Définir les couleurs personnalisées » : On peut alors compléter le tableau : R V B Couleur 255 255 255 Blanc 255 255 0 Jaune 255 0 255 Magenta 0 255 255 Cyan 255 128 0 Orange 0 128 255 Bleu 128 64 128 Violet 255 128 255 rose 128 128 0 kaki Bien faire remarquer aux élèves qu’il ne s’agit pas ici de ce qui se passe quand on mélange des couleurs en peinture (si on mélange de la peinture rouge, verte et bleue, on n’obtient pas de la peinture blanche !). Comment l’ordinateur stocke-t-il une couleur dans sa mémoire ? La numérisation s’effectue à partir de « 0 » et de « 1 » (codage binaire). Chaque « 0 » ou « 1 » est appelé « bit » (1 bit = une case mémoire de l’ordinateur). Les bits sont regroupés par 8 et forment alors un octet. Toute couleur peut être reconstruite à partir de ses trois composantes de couleurs primaires. Pour chaque couleur primaire, la « proportion » de cette couleur est codée et stockée sous la forme d’un octet, soit 28 = 256 nuances possibles (0-255). Chaque couleur peut donc être codée avec 256 nuances pour chacune des 3 composantes primaires, soit un total de 256x256x256 = 16 777 216 ≈ 16 millions de couleurs. Blanc J M C Document scanner III. comment obtenir des images colorées avec un scanner ? Description d’un scanner CIS Un dispositif électronique, regroupant la source lumineuse, la lentille et le capteur, est en contact avec le document à numériser. La lentille fait converger vers le capteur la lumière émise par des DEL de couleurs rouge, bleue et verte. Les DEL émettent dans les longueurs d’onde suivantes : Bleu (450 à 500 nm), Vert (500 à 570 nm) et Rouge (610 à 760 nm). Doc 4 : Scanner CIS Expliquez à l’aide du document 4 comment fonctionne un scanner Le scanner parcourt l’ensemble du document une ligne après l’autre. Chaque ligne est décomposée en pixels. Un capteur analyse ensuite la couleur de chaque pixel pour en déterminer les trois composantes (rouge, vert et bleu). Chacune des composantes de couleur est mesurée et codée par une valeur numérique constituée d’un octet (le pixel ayant la valeur 255 est celui qui a l’intensité lumineuse la plus élevée pour la couleur considérée). Après la numérisation, on a donc 3 fichiers d’images : un pour chaque canal de couleur (R, V et B). L’image en couleur est constituée par la superposition des 3 images monochromes (R, V et B). Note : Les images du scanner sont issues du site : http://www.scienceonstage.be IV. APPLICATION/MISE EN PRATIQUE D’UNE DEMARCHE EXPERIMENTALE : RECONSTRUIRE UNE IMAGE COLOREE Doc 5 : Scène prise en photo avec des filtres de couleurs différentes Quelle est la couleur de la voiture ? Seriez-vous capable de recréer à partir de ces 3 images (JPEG) la scène en couleur ? Les 3 images RVB ont été obtenues à partir d’un appareil photo numérique + filtres de type « diapositives » utilisés en TP (ces photos pourraient aussi être réalisées en classe : nous n’avons pas utilisé de trépied pour l’appareil photo numérique). En comparant les vues avec les différents filtres, on peut supposer que la voiture est rouge. En effet :
Les filtres ont donc permis d’obtenir trois photos, chacune correspondant (plus ou moins précisément, suivant la sélectivité du filtre) à chaque composante : R, V et B. Il suffit alors d’avoir un logiciel capable de superposer ces trois images colorées pour retrouver l’image en couleur. Il faudra cependant jouer un peu sur le « poids » à donner à chaque canal (R, V et B) afin d’obtenir le meilleur rendu possible : on le fera en jouant sur le paramètre « opacité » de chaque filtre. On a choisi d’utiliser le logiciel gratuit « GIMP » afin de superposer les 3 filtres (calques), un pour chaque couleur primaire (pour chaque fitree, on peut régler l’opacité entre 0 et 100%). Voici le résultat : Un objet sur la photo de couleur connue (tout objet de la vie courante ou ici par exemple l’échelle des teintes de papier pH) peut permettre d’ajuster correctement l’opacité de chaque calque. On voit sans ambiguïté que la voiture est bien rouge. A titre de comparaison, l’image réalisée sans filtre est la suivante : Note : Pour l’utilisation de « GIMP », se référer au fichier d’aide On pourra également à ce stade, et s’il reste un peu de temps, faire travailler les élèves sur la synthèse soustractive en utilisant un des nombreux logiciels de simulation gratuits disponibles (par exemple ici, avec « Visiolab ») : Pour télécharger Visiolab : http://www.discip.crdp.ac-caen.fr/phch/college/quatrieme/4_optique_acc.htm FICHE ELEVE JOUONS AVEC LES COULEURS I. DE L’ART A L’IMPRIMERIE Doc 1 Doc 2 Doc 3 Doc 1 : Georges Seurat, La Parade (1889) ; Doc 2 : Photomontage d’Emmeline Pankhurst par Charlotte Newson ; Doc 3 : Image d’imprimerie grossie jusqu’à 800x. Que vous inspirent les œuvres d’art présentées dans les documents 1 et 2 ? Quelle est la technique employée en imprimerie (document 3) ? II. ADDITION DE COULEURS A l’aide du logiciel de traitement d’images « Paint », compléter le tableau ci-dessous. Comment l’ordinateur stocke-t-il une couleur dans sa mémoire ? R V B Couleur 255 255 255 255 255 0 255 0 255 0 255 255 255 128 0 0 128 255 128 64 128 rose kaki III. comment obtenir des images colorées avec un scanner ? Description d’un scanner CIS Un dispositif électronique, regroupant la source lumineuse, la lentille et le capteur, est en contact avec le document à numériser. La lentille fait converger vers le capteur la lumière émise par des DEL de couleurs rouge, bleue et verte. Les DEL émettent dans les longueurs d’onde suivantes : Bleu (450 à 500 nm), Vert (500 à 570 nm) et Rouge (610 à 760 nm). Doc 4 : Scanner CIS Expliquez à l’aide du document 4 comment fonctionne un scanner IV. APPLICATION/MISE EN PRATIQUE D’UNE DEMARCHE EXPERIMENTALE : RECONSTRUIRE UNE IMAGE COLOREE Doc 5 : Scène prise en photo avec des filtres de couleurs différentes Quelle est la couleur de la voiture ? Seriez-vous capable de recréer, à partir de ces 3 images (JPEG), la scène en couleur ? CELGe, Ac. Montpellier, Eric Barrandon – Franck Lavedan – Frédéric Marquet / | ||||||||||||||||||||
FICHE PROFESSEUR
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