Transcript Acétates

PSY 2055. Psychologie de la
perception.
Perception de la couleur.
Frédéric Gosselin /
Éric McCabe
Diagramme simplifié des deux
systèmes et de leur origine
Pariétal
V5 (MT)
Mouvement
Système dorsal
V3
(“where”, pariétal)
Système ventral
(“what”, temporal) V4
IT
Forme
V2
V1
Magno LGN
Cellule ganglionnaire M
V2
V1
Parvo LGN
Cellule ganglionnaire P
Couleur
Corps genouillé
latéral (LGN) droit
V2
lumière
Corps genouillé
latéral (LGN) gauche
V3
V5 (MT)
V1
Cortex visuel
V4
Qu’est ce que la couleur?
• Lumière : énergie électromagnétique dont la
longueur d’onde peut activer les
photorécepteurs de notre rétine.
• Cette énergie est soit :
– Émise (source lumineuse…ampoule).
– Réfléchie ou transmise (par transparence).
Formation d’une image colorée
Illuminant
Émission
Transmission
Réflection
Observateur
Objet
Longueur d’ondes visibles
• Entre 400 et 700 nm.
• Composition spectrale : Distribution de l’intensité lumineuse à
travers les différentes longueurs d’ondes visibles.
• Lumière monochromatique : Lumière composée d’une seule
longueur d’onde.
• Couleur chromatique : Couleur résultant d’une lumière présentant
une intensité plus forte pour certaines longueurs d’ondes par rapport à
d’autres.
• Couleur achromatique : Couleur résultant d’une lumière dont
l’intensité est la même pour toutes les longueurs d’ondes
Tons de gris
= couleurs achromatiques
intensité
(clarté)
Couleurs chromatiques
400
700
Longueur d’ondes (nm)
(tonalité)
Courbe de réflectance
• Propriété de la surface d’un objet qui concerne la
proportion de l’énergie lumineuse qui est réfléchie
(ou transmise) à travers l’ensemble des longueurs
d’ondes du spectre visible.
• La composition spectrale de la lumière réfléchie
est fonction à la fois de la courbe de réflectance de
l’objet et de la composition spectrale de la source
lumineuse.
Courbes de réflectance
100
Réflectance (%)
80
60
40
20
0
40
0
450
500
550
600
Longueur d’onde (nm)
650
700
Courbe de réflectance
- La composition spectrale de la lumière réfléchie est
fonction à la fois de la courbe de réflectance de l’objet et de
la composition spectrale de la source lumineuse.
Illumination
(I(∂))
Réflectance d’un objet
(R(∂))
Lumière réfléchie
(L(∂))
L(∂) = I(∂) * R(∂)
Mélange additif
• Produit par la superposition de faisceaux lumineux.
Additionne les énergies à chaque longueur d’onde. La
résultante correpond à l’addition des compositions spectrales
de chaque faisceau.
Mélange additif
+
+
=
+
En mélangeant 3 couleurs différentes
du spectre à différentes intensités on
peut produire des couleurs
indifférentiables de n’importe quelle
couleur du spectre
=
Mélange soustractif
Qu’est-ce qui se produit quand on mélange de
la peinture jaune et bleue?
+
=
Mélange soustractif
• Produit par le mélange de pigments ou par la
superposition de filtres colorés, chacun absorbant
ou bloquant certaines longueurs d’ondes.
Qu’est-ce qui se produit quand on mélange
de la peinture jaune et bleue?
=
Intensité
+
Mélange soustractif
400
Longueur d’ondes
(nm)
700
Récapitulatif : Mélange de couleurs
• Mélange additif :
– On mélange des faisceaux lumineux
– La composition spectrale de chacun des faisceau
s’additionne
– Quantité lumière mélange > Qté lumière faisceau unique
• Mélange soustractif :
– On mélange des peintures (des pigments)
– L’absorption de chacun des pigment se combine
– Quantité lumière réfléchie par mélange < Qté lumière
réfléchie par pigment unique
Catégories de couleur
• On est capable de distinguer un nombre
pratiquement infini de couleurs (~2 000 000)
• La plupart des cultures utilise < de 16 noms pour
les couleurs
– Il existe, toutefois, de petites différences entre les
cultures :
• P. ex. Les Berinmo de Nouvelle Guinée ne font pas
la distinction, dans leur langue, entre bleu et vert
(“grue”)
On peut organiser les couleurs
(tonalités) sur un cercle
ROUGE
JAUNE
BLEU
VERT
Combien de couleurs pouvonsnous percevoir?
On peut discriminer 200
différences de tonalité
saturée
claire
On peut discriminer environ
20 différences de saturation
On peut discriminer environ
500 différences de clarté
200 X 500 X 20 = 2 000 000
À quoi correspondent ces
dimensions physiquement?
• En général, c’est compliqué.
• Si on suppose, cependant, que le
courbe de réflectance ou que la
composition spectrale est normale
(gaussienne), alors on a :
– La tonalité = le moyenne de la courbe
– La clarté = la surface sous la courbe
– La saturation = la variance de la courbe
Intensité (# photons)
À quoi correspondent ces
dimensions physiquement?
Tonalité (≈ moyenne de la courbe)
Vert
400
550
Jaune
700
Clarté (≈ surface sous la courbe)
400
550
Saturation (≈ variance de la
courbe)
Vert (plus
sombre)
400
550
700
700
Vert (plus
saturé)
400
Longueur d’onde (nm)
550
700
La rétine examinée au microscope
électronique
Bâtonnets
50-80 microns
(1 micron = 10-6 m)
Cônes
Photorécepteurs
• Tous les bâtonnets contiennent le même
pigment.
• Nous avons toutefois trois types de cônes
sensibles, respectivement, aux courtes
(S), moyennes (M) et longues (L)
longueurs d’onde
Les cônes sont peu sélectifs!
S
M
L
420
530
560
• C’est le niveau relatif d’activité des trois
types de cônes qui signale la variété de
couleurs que notre système peut
discriminer.
L
M
S
Théorie trichromatique de la couleur (YoungHelmholtz)
cible
mélange
530nm
x420+
y560+
z640
Une couleur monochromatique (une seule longueur d’onde) cible est
reproduite perceptuellement par le (“matched to”) mélange bien dosé de
trois couleurs monochromatiques quelconques.
En mélangeant 3 couleurs monochromatiques, les sujets normaux
parviennent à reproduire toutes les couleurs. Ce n’est pas le cas en ne
mélangeant que 2 couleurs monochromatiques.
 Démonstration psychophysique de la nécessité de faire
intervenir 3 récepteurs
Paires métamériques : deux couleurs qui paraissent
identiques bien qu’elles soient composées de longueurs
d’ondes différentes
x420+
530nm
y600+
z640
1000
y
x=153
100
725
80
900
% réponse maximale
150
z
900
725
60
40
20
150
0
350
400
450
500
550
600
Longueur d’ondes (nm)
650
700
Sensibilité à la couleur
• Nous sommes plus sensibles au centre du spectre
(~550 nm)
– Les bleus et les rouges doivent être plus intense que les
verts et les jaunes pour être détectés
• La clarté est déterminée essentiellement par L et
M
Distribution des photo-pigments
• Surtout des L (64%) et des M (32%); très
peu de S (4%)?
• Nous sommes relativement insensibles aux teintes
bleutées
• Nous sommes relativement sensibles aux jaunes et
oranges
Anomalies de la vision des couleurs
• Atteinte congénitale de la vision des
couleurs résultant d’une anomalie des
cônes.
• ~ 8% H et 0.5% F
(Ishihara)
Trichromatisme anormal
• Environ 6% des hommes et 0.5% des
femmes.
• Le sujet a besoin de trois longueurs d’ondes
pour faire un appariement métamérique
avec n’importe quelle longueur d’onde du
spectre visible mais les proportions des
longueurs d’onde sont anormales.
Donc : utilise trois récepteurs mais leur fonctionnement
(caractéristiques d’absorption) est anormal
Dichromatisme
• Absence complète de l’un des types de cônes. Deux
longueurs d’ondes sont nécessaires (et suffisantes) pour
faire un appariement métamérique avec n’importe quelle
longueur d’onde.
492 nm
•Dichromatisme :
Protanope : 1% des hommes et .02 des femmes
-aucun cône L
498 nm
Deutéranope : 1% des hommes et .01 des femmes
-aucun cône M
570 nm
Tritanope : .002% des hommes et .001% des femmes
-aucun cône S (?)
Monochromatisme
• 1 / 100 000; aucun des types de cônes ne
fontionne; ne perçoivent que les tons de gris
via les bâtonnets.
• Une seule longueur d’onde est nécessaire pour
faire un appariement métamérique avec n’importe
quelle longueur d’onde.
Difficultés pour la théorie trichromatique
492 nm
•Dichromatisme :
Protanope : 1% des hommes et .02 des femmes
-aucun cône L
498 nm
Deutéranope : 1% des hommes et .01 des femmes
-aucun cône M
L (rouge)
?
M (vert)
S (bleu)
Un autre exemple d’image consécutive
colorée… avec un petit quelque chose de plus
« Troxler fading »
http://www.michaelbach.de/ot/col_rapidAfterimage/index.html
La théorie de la couleur des processus
antagonistes (Hurvich et Jameson)
Image consécutive :
• l’adaptation au rouge mène à une image consécutive verte
• l’adaptation au bleu mène à une image consécutive jaune
• l’adaptation au noir mène à une image consécutive blanche
Devrait-être cyan (bleu-vert)
selon la théorie trichromatique
L (rouge)
?
M (vert)
S (bleu)
Autres phénomènes suggérants des
processus antagonistes
•
•
•
Les sujets n’utilisent jamais des
combinaisons du genre de “bleu-jaune”
ou “vert-rouge” pour décrire une
couleur.
Ces combinaisons de couleurs sont
même difficiles à imaginer (p. ex. vert +
rouge = jaune).
Constance de la couleur.
Cellules doublement antagonistes de V1
Protanope
L
M
S
excitation
inhibition
A
VR+
B+
J-
Bl+
N-
Cellules doublement antagonistes de V1
Deutéranope
L
M
S
excitation
inhibition
A
VR+
B+
J-
Bl+
N-
Pourquoi voyons-nous du rouge après nous
être adapté au vert?
excitation
L
R+
V-
M
inhibition
Pourquoi voyons-nous du rouge après nous
être adapté au vert?
excitation
L
R+
V-
M
inhibition
Adaptation
•Les pigments des cônes M sont
décolorés
•Ceci a pour effet de réduire
l’inhibition des cellules antagonistes
R+V-
Achromatopsie cérébrale et V4
• P. ex. Mr. I. étudié par Zeki.
• Peut discriminer les contours de deux régions
colorées isoluminantes (de même luminance)
adjacentes mais, paradoxalement, voit la même
couleur dans les deux régions!
Catégories de couleur
Davidoff et al., 1999
Terry Regier : le language modifie le traitement des couleurs jusqu’à
un certain point (cas particulier de l’hypothèse de Whorf).