Simulation de la perception des couleurs de colorants organiques

Les colorants sont très utilisés dans l'industrie chimique (recherche de nouvelles teintes, solidité des tons...) pour rehausser les qualités esthétiques des plastiques et pour procurer une bonne protection contre les ultra-violets. Dans l'industrie automobile, les pigments sont d'origine minérale ou organique et insolubles. Ils confèrent à la peinture (selon leur nature) des propriétés d'anti-corrosion, d'opacité, ou encore, d'étanchéité. Par ailleurs, tous les colorants non allergènes sont utilisés dans l'industrie des cosmétiques. Ils ont aussi de nombreuses applications dans l'industrie du textile, de l'imprimerie, de l'art, de l'alimentation et du bâtiment.

La couleur est avant tout une perception. Il est donc excessif de penser que la matière possède une couleur intrinsèque. En effet, un textile qui apparaît rouge sous la lumière du jour peut être noir sous un éclairage vert, parce qu'il absorbe toutes les lumières reçues sauf celles de longueurs d'ondes élevées. Il résulte de cette observation préliminaire qu'il faut définir plus précisément la couleur. La lumière est produite par un illuminant puis elle interagit avec la matière, l'objet. Finalement, une certaine quantité de lumière est perçue par l'observateur que son œil décompose en trois signaux électriques envoyés au cerveau. C'est celui-ci qui crée la sensation de couleur. La perception physiologique est liée à trois paramètres :

• la nature de l'objet éclairé ;

• la lumière qui éclaire l'objet (l'illuminant). Une source lumineuse est aussi dite illuminant primaire, tandis qu'une surface diffusant ou réfléchissant la lumière sera appelée illuminant secondaire ;

• le capteur (l'œil) qui reçoit le message et le communique au cerveau grâce à des impulsions électriques. Rappelons que la couleur n'est rien d'autre que la perception par l'œil d'une distribution spectrale R (λ). Il est important de constater que l'œil ne peut pas faire la différence entre, par exemple, un jaune monochromatique et un mélange en quantité égale de rouge et de vert. Cette propriété permet de faire ce que l'on appelle la synthèse trichrome, qui est à la base de toute la colorimétrie (synthèse additive). La couleur est donc un stimulus qui est conventionnellement reconstitué par trois primaires : le rouge (source de 700,0 nm), le vert (source de 546,1 nm) et le bleu (435,8 nm).

Il est donc intéressant de quantifier la couleur d'un colorant à partir du calcul de son spectre d'absorption. Différents modèles colorimétriques impliquant tant le spectre d'absorption du colorant que la densité spectrale de l'illuminant et la réflexion du support sont ainsi mis en œuvre. Dans la suite sont présentés un logiciel et un modèle tant pour simuler l'absorption, la transmission, la réflexion que la perception de l'œil humain. La qualité du programme a été testée au travers de plusieurs cas académiques et l'influence sur les valeurs trichromatiques simulées de chacun des paramètres du programme a été étudiée.