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 Cellule ganglion- naire M Système dorsal (“where”, pariétal) V3 V2 V1 Magno LGN Cellule ganglion- naire P V2 V1 Parvo LGN Système ventral (“what”, temporal) V4 Couleur IT Forme

lumière Cortex visuel Corps genouillé latéral (LGN) droit V3 V2 V5 (MT) lumière Corps genouillé latéral (LGN) gauche 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 Illuminant Émission Transmission KREIS UM HÄNDE!!!!!!!!!!!1 Light spectrum, relative radiant power distribution visible wavelengths human camera The appearance of an object is determined by its reflectance and the light it is exposed with (and angle) If the spectrum of the light source changes then the colour of the reflected light changes as well. Reflection of different materials? 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

intensité (clarté) 400 700 Longueur d’ondes (nm) (tonalité) 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. Illustrer

Courbes de réflectance 100 80 60 Réflectance (%) 40 20 400 450 500 550 600 650 700 Longueur d’onde (nm)

Courbe de réflectance L(∂) = I(∂) * R(∂) - 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(∂)) Lumière réfléchie (L(∂)) L(∂) = I(∂) * R(∂) Réflectance d’un objet (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. LIEN AVEC PRÉCÉDENTE A REVOIR

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? + = Longueur d’ondes (nm) 400 700 Intensité Mélange soustractif

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 BLEU JAUNE VERT

Combien de couleurs pouvons-nous percevoir? On peut discriminer 200 différences de tonalité On peut discriminer environ 20 différences de saturation saturée On peut discriminer environ 500 différences de clarté claire 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 ILLUSTRER AVEC DIAPOS SUPPL.

À quoi correspondent ces dimensions physiquement? 400 550 700 Tonalité (≈ moyenne de la courbe) 400 550 700 Vert Jaune Intensité (# photons) Saturation (≈ variance de la courbe) Clarté (≈ surface sous la courbe) Départ 120-70-80 Tonalité 60-70-80 Clarté 120-70-40 Saturation 120-100-80 400 550 700 400 550 700 Vert (plus sombre) Vert (plus saturé) Longueur d’onde (nm)

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 TROUVER MEILLEUR GRAPHIQUE…

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

REVOIR

Théorie trichromatique de la couleur (Young-Helmholtz) cible 530nm x420+ y560+ z640 mélange 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 530nm x420+ y600+ z640 1000 y x=153 z 150 350 400 450 500 550 600 650 700 20 40 60 80 100 % réponse maximale Longueur d’ondes (nm) 900 725 725 900 150

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. Some people believe, incorrectly, that it is only ever inherited from mutations on theX chromosome but the mapping of the human genome has shown there are many causative mutations--mutations capable of causing color blindness originate from at least 19 different chromosomes and many different genes 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 492 nm •Dichromatisme : Protanope : 1% des hommes et .02 des femmes -aucun cône L Deutéranope : 1% des hommes et .01 des femmes -aucun cône M 498 nm ? M (vert) S (bleu) L (rouge)

Un autre exemple d’image consécutive colorée… avec un petit quelque chose de plus « Troxler fading » Effet consécutif couleur complémentaire + Troxler fading http://www.michaelbach.de/ot/col_rapidAfterimage/index.html http://cognet.mit.edu/posters/TUCSON3/Lou.html 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 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.

Cellules doublement antagonistes de V1 Protanope excitation L M S inhibition A V- R+ B+ J- Bl+ N-

Cellules doublement antagonistes de V1 Deutéranope excitation L M S inhibition A V- R+ B+ J- Bl+ N-

Pourquoi voyons-nous du rouge après nous être adapté au vert? excitation L M inhibition R+ V-

Pourquoi voyons-nous du rouge après nous être adapté au vert? excitation L M inhibition Adaptation •Les pigments des cônes M sont décolorés •Ceci a pour effet de réduire l’inhibition des cellules antagonistes R+V- 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).