Facteurs temporels et spatiaux de la vision des couleurs

2.4 Les couleurs psychophysiques

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Facteurs temporels et spatiaux de la vision des couleurs

2.4 Les couleurs psychophysiques

2.4.1 Facteurs temporels et spatiaux de la vision des couleurs

Notre système visuel est limité dans la perception spatiale et temporelle. Cette

caractéristique nous permet de suivre un lm au cinéma sans nous rendre compte

qu'il s'agit en fait d'une séquence d'images projetées à une fréquence de 24 images

par secondes. De même il nous est en général impossible de lire un livre à plus d'un

mètre de distance, et nous devons l'approcher pour en distinguer les lettres qui le

composent. Ces deux exemples mettent en évidence les limitations temporelles et

spatiales de la vision.

Pour ce qui concerne la couleur proprement dite, la propriété la plus

intéres-sante est que l'acuité en vision des couleurs est inférieure à celle de la luminance,

tant du point de vue temporel que du point de vue spatial. C'est à dire que si le

stimulus est coloré et isoluminant, notre capacité à l'appréhender sera plus faible

que si c'est un stimulus variant en luminance. Pour étudier les facteurs spatiaux

et temporels, on a généralement recours à un stimulus sinusoïdal. Pour étudier

le comportement temporel, on présente une surface à l'observateur dont l'intensité

lumineuse varie en fonction du temps suivant une loi sinusoïdale. Pour le

comporte-ment spatial on présente une image dont chaque pixel à la valeur d'un point d'une

sinusoïde. La sinusoïde est de fréquence pure, et en modiant sa période, on

modi-e la fréqumodi-encmodi-e pour laqumodi-ellmodi-e on vmodi-eut analysmodi-er l'obsmodi-ervatmodi-eur. Ainsi on pmodi-eut mmodi-esurmodi-er

pour chaque fréquence le niveau à partir duquel l'observateur ne voit plus la

modu-lation. L'observateur est adapté à la valeur moyenne de la modulation sinusoïdale.

On peut mesurer l'eet de l'adaptation sur le seuil de détection. Par exemple Kelly

en 1961 [48] a mesuré l'amplitude de la modulation sinusoïdale nécessaire pour

détecter la modulation selon la luminance du fond d'adaptation. La modulation

est mesurée par le contraste de Michelson donné par la relation suivante:

m

Imax

Imin

Imax

Imin (2.14)

où Imin représente le minimum de la sinusoïde et Imax le maximum. Le

con-traste est nul si Imax=Imin, et de 1 ou 100% lorsque Imin=0. Dans les cas pratiques

la luminance minimale n'est jamais égale à zéro. Par exemple pour une expérience

menée sur un écran d'ordinateur, la luminance d'un écran noir n'est jamais

com-plètement nulle si celui-ci est allumé. Le contraste est indépendant du niveau moyen

de la sinusoïde, et permet de xer un niveau moyen égal à la luminance du fond.

Pour obtenir la sensibilité à la fréquence, on trace l'inverse du seuil de contraste

à partir duquel la stimulation est indétectable. La gure 2.27 présente les résultats

de sensibilité en fonction de la fréquence de la modulation pour quatre adaptations

diérentes. L'unité utilisée est le Troland (Td), qui correspond au produit de la

luminance en candela par mètre carré par l'aire de la pupille en mètre carré et est

appelé niveau rétinien.

A hautes fréquences, la sensibilité à la modulation baisse fortement. Autrement

dit, plus la fréquence augmente, plus la modulation doit être forte pour être

dé-tectable. Le résultat le plus intéressant de cette courbe est la perte de sensibilité

pour les hautes fréquences spatiales. Nous avons vu au chapitre 1 que le champ

récepteur des cellules bipolaires était à antagonisme centre-périphérie. Nous avons

Figure 2.27: A gauche, courbes de réponse relative à la fréquence mesurées par Kelly

[48] suivant la luminance du fond d'adaptation. La stimulation temporelle est dessinée à

droite. Nous voyons que le système est passe-bande (passe-haut atténué). La fréquence

maximum du ltre dépend de la luminosité d'adaptation. Plus la luminosité est faible

plus le système est passe-bas.

vu également que ce champ récepteur correspondait à une fonction de transfert

de type passe-bande pour laquelle les basses fréquences et les hautes fréquences

temporelles étaient atténuées. Nous voyons que les mesures eectuées par Kelly

sont en correspondance avec ce modèle.

La gure précédente ne permet pas de juger de l'inuence du niveau de la

luminance moyenne car la modulation est calculée comme le rapport de l'amplitude

à la luminance moyenne qui est équivalent au contraste déni par Michelson. La

gure suivante montre le seuil absolu d'amplitude pour laquelle la modulation

disparaît.

Figure 2.28: Courbe de réponse en absolu.

Comme les courbes convergent vers le même point lorsque la fréquence

aug-mente, la fréquence de coupure maximale ne dépend pas du niveau d'adaptation.

Un autre point important est que la forme des fonctions change avec le niveau

d'illumination. En particulier le maximum de la fonction s'approche des basses

fréquences quand la luminosité diminue. C'est-à-dire que plus la luminosité moyenne

est faible, plus le ltrage passe-bas est important.

L'expérience peut être réalisée avec une stimulation chromatique à la place

d'une stimulation en luminance. Delange en 1958 fut le premier à réaliser cette

expérience. Mais nous retiendrons plus volontiers les travaux plus récents de Kelly

et Van Norren (1977) [51]. La gure 2.29 montre les stimuli utilisés par ces auteurs

pour déterminer les réponses chromatiques et achromatiques au contraste. La

dif-culté de l'étude est de trouver un stimulus chromatique qui soit indépendant de

la luminance, ou à luminance constante.

Figure 2.29: Courbe de sensibilité à la chrominance et luminance. A gauche - Le stimulus

(a) est purement chromatique, le prol de sensibilité est passe-bas. Le stimulus (b) varie

uniquement en luminance, la sensibilité est passe-haut. Pour le stimulus (c) qui varie en

Imin ^(2.14)