Balance des blancs et température de couleur

08/12/08 - 18:51 - Explication technique

On me questionne souvent sur le problème de la balance des blancs et, implicitement, sur la température de couleur des flashs.
Vous allez voir que la notion de température de couleur est loin d’être simple et faussement intuitive. Je me propose de vous éclairer sur le sujet mais je ne prétends pas être un expert dans ce domaine. Vous m’excuserez donc si j’ai commis des erreurs dans la rédaction de ce document. J’espère seulement que, par la suite, les curseurs « Température de Couleur » et « Teinte » sous le logiciel Camera Raw d’Adobe ou sous tout autre derawtiseur seront un peu moins obscurs pour vous.
Par contre, je ne vous garantis pas que vos photos seront plus réussies à la fin de la lecture de ce document !

Un peu de théorie

Ou comment parler de la température de couleur pour briller en société...
La notion de température de couleur est fondée sur l’émission du corps noir, principalement due aux travaux du physicien Max Planck. Le corps noir est une « matière imaginaire », une vue de l’esprit si vous préférez, qui aurait la capacité d’absorber toutes les radiations électromagnétiques incidentes lorsque sa température est au zéro absolue c'est-à-dire à 0 degré Kelvin c'est-à-dire à -273 ° Celsius ( 0 °K = -273 °C, 293 °K = 20 °C)... Diantre !
Dans ces conditions, le corps noir n’émet aucun radiation et ne réfléchit aucune lumière d’où son appellation. En revanche, il devient émetteur de rayonnement électromagnétique, émetteur de lumière, dès que sa température dépasse 0 °K. Re-diantre !
Où trouve-t-on des corps noirs ? En première approximation, un objet bien réel peint en noir, des matériaux réfractaires comme le platine et le tungstène constituent des corps noirs. Mais je dis bien en première approximation. Le soleil, les étoiles constituent également des corps noirs et c’est d’ailleurs en les considérant comme tels que nous pouvons estimer leurs températures (je vous assure que le soleil est un corps noir !).
La lumière visible, les ultraviolets, les infrarouges, les micro-ondes, les ondes radio, les rayons gamma sont des radiations électromagnétiques. La lumière visible, celle perceptible par votre oeil, n’occupe qu’une toute petite fraction du spectre des ondes électromagnétiques et s’étend du violet (longueur d’onde = 380 nanomètre) au rouge sombre (longueur d’onde = 780 nanomètre). A chaque longueur d’onde du spectre visible correspond une couleur différente.
Ainsi, dès qu’un corps devient chaud, il émet de la lumière et, phénomène encore plus sympathique pour les photographes que nous sommes, la longueur d’onde de la lumière émise (sa couleur) dépend directement de sa température !
Mais, ne vous inquiétez pas car je ne fais que formaliser des choses que nous connaissons tous ! Mettez deux morceaux de fer identiques dans une cheminée pendant des durées différentes. Lequel est le plus chaud ? Celui qui est rouge sombre ou celui qui est blanc ?
Sans entrer plus loin dans les détails, sachez que des lois mathématiques parfaitement connus (loi de Wien, de Planck) décrivent la relation entre la température d’un corps noir et la longueur d’onde de la lumière qu’il émet. Par exemple, la loi de Wien, représentée ci-dessous, permet de connaître la longueur d’onde de la lumière émise en fonction de la température du corps noir.

La relation entre température et longueur d'onde d'émission, permet de définir une relation entre température et couleur, via la correspondance entre longueur d'onde et couleur. Un peu par abus de langage, on parle alors de température de couleur.

Vous remarquerez qu’à un corps noir « froid » correspond une lumière émise de couleur rouge et qu’à un corps noir « chaud » correspond une lumière émise de couleur bleue : le vocabulaire employé par le physicien s’oppose à celui du photographe qui parle de lumière chaude quand celle-ci est rouge orangée et froide quand celle-ci est bleutée !

La balance des blancs

Nous avons vu que la lumière possédait une propriété (sa longueur d’onde) caractéristique de sa couleur ou du moins de la couleur que l’oeil humain perçoit. Selon la source de lumière (lumière du soleil, ampoule, flash, etc…) qui éclaire la scène que vous photographiez, un carré blanc peut paraître un peu trop rouge, un peu trop vert, un peu trop bleu...
Faire la balance des blancs signifie tout simplement qu’il faut préciser à votre boîtier le type de source de lumière qui éclaire votre scène de manière à ce que celui-ci compense la température de couleur de la source pour que le blanc paraisse blanc, tout simplement !
Si vous photographiez en JPEG (pas bien), ce réglage s’effectue au moment de la prise devue uniquement et se limite à quelques lumières type (lumière du jour, ombre, flash cobra, etc...). Si vous travaillez en RAW (bien), ce réglage s’effectue aussi bien à la prise de vue qu’en post-production ce qui facilite beaucoup les choses et ce qui donne de biens meilleurs résultats.
Bien entendu, il n’est forcément nécessaire de faire une balance des blancs : il serait par exemple dommage de faire disparaître les tons chaleureux d’un couché de soleil...
L’interprétation que veut donner le photographe à sa photo est alors essentielle !

En pratique

Nous allons nous limiter au cas du studio mais la démarche décrite est applicable pour toutes les scènes photographiées en intérieur comme en extérieur. L’exemple que je vous donne se base sur Camera Raw, le derawtiseur d’Adobe, mais vous retrouverez toutes les fonctions utilisées avec tout derawtiseur digne de ce nom.
Le principe est relativement simple : il suffit d’indiquer à Camera Raw où se trouve une zone blanche à 100 % qui lui servira de référence. Le logiciel compense alors la température de couleur de la lumière incidente pour que la photographie retrouve des couleurs conformes à la réalité.

Il faut sélectionner l’outil « Pipette » puis cliquer sur une zone vraiment blanche correctement exposée et celle-ci ne doit pas être brûlée. Camera Raw règle alors automatiquement la température de couleur ainsi qu’un second paramètre appelée « Teinte ».

Si vous n’avez pas de mur blanc dans la scène photographiée, il vous suffit de faire une première photo avec une fiche cartonnée blanche et de reporter ensuite la température de couleur et la teinte sur toutes vos autres photos. C’est simple comme bonjour à condition que vous sélectionniez une zone vraiment blanche sinon les résultats sont aléatoires !
Dernier point, qu’elle est donc la signification de ce paramètre « Teinte » ?
Comme je vous l’ai précisé, parler de température de couleur n’a réellement de sens que si l’on a à faire à un corps noir au sens physique du terme. Bien entendu, l’ampoule d’un flash n’est pas totalement assimilable à un corps noir et les lois physiques, notamment la loi de Planck, ne peuvent s’appliquer stricto sensu.
Dans sa grande sagesse, Adobe a introduit le paramètre teinte de manière à prendre en compte cette approximation et permet de compenser les écarts à la loi de Planck. La teinte permet juste de rajouter du magenta ou du vert à votre photo (les écarts à la loi de Planck se compensent en rajoutant du vert ou du magenta : il suffit de transposer la courbe de Planck dans le diagramme de la chromaticité de la CIE pour s’en apercevoir, cf. page 365 de l’ouvrage de René Bouillot).
Vous remarquerez finalement que les paramètres de nos flashs ont une température de couleur de 4450 °K et une teinte égale à -9.

En conclusion

Vous savez un peu près tout ce qu’il y a à savoir sur la balance des blancs et sur la température de couleur. Il faut avouer que la photographie numérique a, face à cette problématique, un avantage indéniable face à la photographie argentique couleur à la condition de travailler en RAW. Il est tout de même plus facile de bouger deux curseurs que de jongler avec des filtres durant le prise de vue !
Dernier point technique : la lumière émise par toute source n’est pas limitée à une seule longueur d’onde. Nos flashs émettent sur toute une plage de longueur d’onde dont la résultante donne une température de couleur de 4450 °K (c’est qui explique qu’un corps chauffé à blanc est blanc et non pas bleu comme pourrait le laissait supposer la représentation de la loi de Wien ci-dessus. Le pic d’intensité est dans la couleur bleue mais toutes les autres longueurs d’onde sont présentes et la résultante est blanche).

Sources

Si vous désirez approfondir la notion de température de couleur (et de corps noir), je vous renvoie aux différentes références citées ci-dessous dont je me suis inspiré pour rédiger cette fiche.

D’un point de vue purement photographique :

• « La pratique du reflex numérique » de René Bouillot. Un ouvrage riche, très riche sur tous les domaines techniques de la photographie numérique. Une référence pas forcément facile d’accès.

D’un point de vue physique :

• Le site de l’Observatoire de Paris et plus particulièrement la page web sur les corps noirs
• La page du site communautaire Wikipédia sur les Corps Noirs.
• Et pour ceux que la physique quantique et statistique ne rebute pas (niveau 3ème cycle universitaire quand même), « Introduction à la mécanique statistique » d’Elie Belorisky et de Wladimir Gorecki.

Rédigé par Frédéric Peche le 08/12/08 - 18:51