PSY 2055. Psychologie de la perception.

Perception de la couleur.

Frédéric Gosselin /

Éric McCabe

Cellule ganglion-naire M

Cellule ganglion-naire P

Magno LGN

Parvo LGNV1

V1V2V3

V2

V5 (MT)

Pariétal

V4

IT

Couleur

Forme

Mouvement

Diagramme simplifié des deux systèmes et de leur origine

Système ventral(“what”, temporal)

Système dorsal(“where”, pariétal)

V4

V1

V2 V3

V5 (MT)

lumière

Corps genouillélatéral (LGN) gauche

Corps genouillélatéral (LGN) droit

Cortex visuel

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

Observateur

Réflection

Transmission

Émission

Illuminant

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

Couleurs chromatiques

intensité

Longueur d’ondes (nm)400 700

(tonalité)

(clarté)

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.

400 450 500 550 600 650 7000

20

40

60

80

100R

éfle

ctan

ce (

%)

Longueur d’onde (nm)

Courbes de réflectance

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.

L(∂) = I(∂) * R(∂)

Illumination (I(∂))

Réflectance d’un objet (R(∂))

Lumière réfléchie (L(∂))

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

Qu’est-ce qui se produit quand on mélange de la peinture jaune et bleue?

+ =

Mélange soustractif

Mélange soustractif

• Produit par le mélange de pigments ou par la superposition de filtres colorés, chacun absorbant ou bloquant certaines longueurs d’ondes.

+ =

Longueur d’ondes (nm)

400 700

Inte

nsi

té Mélange soustractif

Qu’est-ce qui se produit quand on mélange de la peinture jaune et bleue?

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”)

ROUGE

JAUNE

VERT

BLEU

On peut organiser les couleurs (tonalités) sur un cercle

On peut discriminer 200 différences de tonalité

On peut discriminer environ 500 différences de clarté

On peut discriminer environ 20 différences de saturation

200 X 500 X 20 = 2 000 000

Combien de couleurs pouvons-nous percevoir?

saturée

claire

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

À quoi correspondent ces dimensions physiquement?

Inte

nsi

té (

# p

hot

ons)

Longueur d’onde (nm)

400 550 700

400 550 700400 550 700

400 550 700

Tonalité (≈ moyenne de la courbe)

Clarté (≈ surface sous la courbe)

Vert Jaune

Vert (plus sombre)

Vert (plussaturé)

Saturation (≈ variance de la courbe)

La rétine examinée au microscope électronique

Cônes

Bâtonnets

50-80 microns(1 micron = 10-6 m)

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!

420 530 560S M L

• C’est le niveau relatif d’activité des trois types de cônes qui signale la variété de couleurs que notre système peut discriminer.

M

L

S

Théorie trichromatique de la couleur (Young-Helmholtz)

Une couleur monochromatique (une seule longueur d’onde) cible est reproduite perceptuellement par le (“matched to”) mélange bien dosé de trois couleurs monochromatiques quelconques.

cible

530nmx420+y560+z640

mélange

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 différentes530nm

x420+y600+z640

350 400 450 500 550 600 650 7000

20

40

60

80

100

% r

épon

se m

axim

ale

Longueur d’ondes (nm)

1000

900

725

150

150

x=153

900

725

y z

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.

•Dichromatisme :Protanope : 1% des hommes et .02 des femmes

-aucun cône L

Deutéranope : 1% des hommes et .01 des femmes-aucun cône M

Tritanope : .002% des hommes et .001% des femmes-aucun cône S (?)

492 nm

498 nm

570 nm

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

•Dichromatisme :Protanope : 1% des hommes et .02 des femmes

-aucun cône L

Deutéranope : 1% des hommes et .01 des femmes-aucun cône M

492 nm

498 nm

M (vert) S (bleu)

L (rouge)

?

http://www.michaelbach.de/ot/col_rapidAfterimage/index.html

Un autre exemple d’image consécutive colorée… avec un petit quelque chose de plus

« Troxler fading »

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

M (vert) S (bleu)

L (rouge)

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.

excitation

inhibition

A

V-R+

B+J-

Bl+N-

Cellules doublement antagonistes de V1

L M SProtanope

excitation

inhibition

A

V-R+

B+J-

Bl+N-

L M S

Deutéranope

Cellules doublement antagonistes de V1

Pourquoi voyons-nous du rouge après nous être adapté au vert?

R+V-

excitation

inhibitionL M

R+V-

excitation

inhibition

Adaptation•Les pigments des cônes M sont décolorés•Ceci a pour effet de réduire l’inhibition des cellules antagonistes R+V-

Pourquoi voyons-nous du rouge après nous être adapté au vert?

L M

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).