Cours 2 - Perception des couleurs PDF

Cours 2 -- Perception des couleurs ================================== La lumière ---------- - Bande étroite de radiation électromagnétique - Peut être conceptualisée comme onde ou flux de photons - Photon - Quantum de lumière visible\* qui possède de propriétés matérielles (...

Cours 2 -- Perception des couleurs ================================== La lumière ---------- - Bande étroite de radiation électromagnétique - Peut être conceptualisée comme onde ou flux de photons - Photon - Quantum de lumière visible\* qui possède de propriétés matérielles (particules) et ondulatoires. [Optique] - Majeure partie de lumière vue = réfléchie - Partie du spectre visible : en 400 et 700nm [Isaac Newton] - 1643-1727 - Intérêt pour optique et théorie des couleurs 1665 - Expériences avec prismes [Spectre de l'énergie électromagnétique]  [Utilité de la perception des couleurs] - Détection de prédateurs - Guerre de camouflage pression évolutive sur perception couleur - Trouver fruits + déterminer s'ils sont mûrs - Saveur perçue peut être affectée par la couleur - Ex : teinture du vin blanc pour avoir l'air rosé confond certaines personnes - Segmentation et organisation des scènes visuelles - Distinction des objets - Groupement perceptif par similarité - Reconnaissance d'objets - Rapide : camion de pompier - Différents animaux = différentes visions des couleurs - Chiens : dichromates - Poulets : tétrachromates - Crevettes Mantis : 12 types de cônes - Poisson à nageoire argentée : 2 types cônes & 38 types de bâtonnets - Vit dans profondeurs marines (très sombre) **Principes de base de perception des couleurs** Trois étapes [Étape 1 : Détection] - Photons du milieu ambiant frappent la rétine - Réception par cônes ou bâtonnets - Types de photorécepteurs - Bâtonnets = slm sensibles aux couleurs - Distribution des longueurs d'ondes autour des pics de sensibilité permet de percevoir les mélanges de couleurs - Cônes S  - Courtes, bleues - Cônes M - Moyennes, vertes - Cônes L - Grandes, rouges (mais piques à couleur jaune...) - Conditions d'éclairages - Photopique - Intensités lumineuses suffisamment brillantes pour stimuler cônes et saturer bâtonnets - Soleil, éclairage intérieur brillant - Scotopique - Intensités lumineuses suffisamment brillantes pour stimuler bâtonnets, mais trop faibles pour cônes - Clair de lune, éclairage intérieur faible [Étape 2 : Discrimination] - Faire différence entre les longueurs d'ondes - Principe d'univariance - Ensemble fini de différentes combinaisons de longueurs d'ondes et d'intensités peut susciter exactement la même réponse d'un seul type de photorécepteur - Donc, **pas de discrimination de couleur sur la longueur d'onde** - Si on avait 1 seul type de cône, pourrait pas percevoir couleurs - Tous bâtonnets contiennent rhodopsine - Tous même sensibilité aux différentes longueurs d'ondes - Peut pas combiner plusieurs types de bâtonnets pour savoir quelle couleur : obéissent au principe d'univariance - Trois types de cônes permettent de faire différence entre longueurs d'ondes - Théorie trichromatique de la vision des couleurs (ou de Young-Helmholtz) - Utilisée par écrans ordis RGB - Toute lumière est définie par relations de trois nombres -- sorties de trois types de cônes (pr humain) - Métamères - Différents mélanges de longueurs d'ondes qui semblent identiques - Paires de stimuli reçues qui semblent identiques malgré différences physiques - Histoire de la vision des couleurs - Thomas Young (1773-1829) - Hermann von Helmholtz (1821-1894) - Découverts indépendamment nature trichromatique de perception des couleurs - James Maxwell (1831-1979) - Développement d'une technique de correspondance des couleurs - Encore utilisée auj. - Expérience : - Demande aux participants de moduler 3 canaux (bleu, vert et rouge) pour reproduire couleur de base présentée, puis prend note des réglages (différents pour tous) - Contribue à notre compréhension de l'espace trichromatique des couleurs  - Père de la photographie - Premier à recréer une photo en couleur avec photos noir et blanc - Mis des filtres de couleur lors de la prise de photo - Mélange de couleurs additif - Mélange de lumière - Si lumière A + lumière B réfléchies d'une surface vers œil : couleurs additionnnées - Pointillisme - Mélange de couleurs soustractif - Mélange de pigments - Si les pigments A et B se mélangent, une partie de la lumière qui brille sur la surface sera soustraite par A et une autre par B. Seul le reste contribue à la perception de la couleur - Corps géniculé (genouillé) latéral - Cellules qui sont stimulées par taches de lumière - Traite l'info et envoie à V1 pour interprétation et perception plus élaborées. - Champs récepteurs/cellules antagonistes avec organisation centre-périphérie - Processus antagoniste - Neurone dont la sortie est basée sur la différence entre des ensembles de cônes - Essentiel pour la discrimination des couleurs - Aide à percevoir les contrastes entre les couleurs complémentaires - Améliore la clarté et la richesse des images perçues - Exemples - Certaines cellules sont excitées par l'activation du cône L au centre et inhiber par cône M dans leur entourage (et vice-versa) - Rouge contre vert - Certaines cellules sont excitées par l'activation du cône S au centre et inhiber par activation de cône (L + M) dans leur entourage (et vice-versa) - Bleu contre jaune - Phénomènes suggérant processus antagonistes - Utilise jamais les adjectifs « bleu-jaune » ou « rouge-vert » pour décrire couleur - Anomalies de la vision des couleurs - Atteinte affecte soir la perception du rouge et du vert, soit celle du jaune et du bleu - Images consécutives - Fixer image colorée pendant période assez longue - Donne lieu à la perception d'une image de couleur complémentaire - Phénomène d'adaptation - Cônes et bâtonnets ont des processus antagonistes [Étape 3 : Apparence] - Attribution des couleurs perçues aux lumières et aux surfaces - Faire en sorte que couleurs stables dans le temps - Peu importe conditions d'éclairage - Activité subjective don de sens - Espace colorimétrique - Espace tridimensionnel qui décrit toutes les couleurs - Plusieurs espaces colorimétriques possibles - Espace RGB : - Défini par les sorties des lumières de longueur d'onde longue, moyenne et courte (rouge, vert, bleu - Espace TSC (HSB) - Tonalité - Aspect chromatique de la lumière (couleur) - On discrimine 200 tonalités différentes - Clarté - Distance par rapport au noir dans l'espace colorimétrique - Intensité lumineuse de la couleur - Pâle tend vers blanc, foncé tend vers noir - Saturation - Force chromatique d'une teinte - Nombre de points de couleurs par unité de surface - On discrimine environ 20 niveaux de saturation - GIMP ou Photoshop - Permettent de reproduire toutes les couleurs visibles - RGB arrangement cubique - TCS arrangement conique de l'espace - Les limites de l'arc-en-ciel - Couleurs non-spectrales - Certaines couleurs ne correspondent pas à une seule longueur d'onde de lumière - Violet (combinaison de S et L) - Couleurs opposées - Ewald Hering (1834-1918) - Certaines combinaisons légales - Vert bleuâtre (cyan) - Jaune rougeâtre (orange) - Rouge bleuâtre (violet) - Et d'autres illégales - Vert rougeâtre - Jaune bleuté - Expérience d'annulation de tonalité (Hue) 1. Choisir couleur comme vert bleuté 2. Faire briller la lumière jaune pour annuler la lumière bleue a. Réglez l'intensité de la lumière jaune jusqu'à ce qu'il n'y a plus aucun signe de bleu ou de jaune dans la zone verte - Graphique montre l'opposition des couleurs rouges et vertes et leur cancellation mutuelle. - Couleurs qui s'opposent DANS LE TRAITEMENT VISUEL - Couleurs dans le cortex visuel - V1, V2, V3 & V4 sont tous impliqués dans la perception des couleurs, mais pas exclusivement - Lien entre activité cérébrale et perception des couleurs, mais pas forcément de lieu précis pour ça - Achromatopsie - Perte de la vision des couleurs due à des lésions cérébrales - Patients peuvent trouver les limites des régions de couleurs, mais sont incapables de nommer de quelle couleur il s'agit - Différences individuelles dans la perception des couleurs - Synesthésie - Lorsqu'un stimulus évoque l'expérience d'un autre stimulus qui n'est pas présent - Exemples - Lettre semblant avoir des couleurs (synesthésie graphème-couleur) - Sons ayant des goûts - 4% à 5% de la population vivent des expériences synesthésiques - Langue et couleur - Accord général sur les couleurs - Termes de couleur de base - Mots uniques qui décrivent couleurs - Utilisés avec une fréquence élevée - Significations convenues par les locuteurs d'une langue - Diverses cultures décrivent la couleur différemment - Relativisme culturel - Dans sensation et perception - Idée que expériences perceptives de base sont déterminées en partie par l'environnement culturel - Ex : distinction de différentes tonalités de blanc dans les cultures du Grand Nord à cause de neige et glace constante et périodes scotopiques - Plus difficile de se souvenir d'une couleur lorsqu'elle ne traverse pas une limite catégorielle - Cultures où on ne différencie pas bleu et vert vont avoir de la difficulté à choisir pour l'expérience - Limites catégorielles dans les réseaux de neurones - S'apparentent aux limites catégorielles de l'humain - Réseau de neurones est plus rapide et meilleure pour faire distinction lorsqu'on traverse une limite catégorielle - Anomalies de la vision des couleurs - Atteinte congénitale de la vision des couleurs résultant d'une anomalie des cônes - \~8% des hommes - \~0.5% des femmes - Photopigment des cônes M et L sont codés sur chromosomes X hommes plus à risque - Certaines femmes peuvent avoir 2 mutations génétiques différentes sur les 2 chromosomes X - Peuvent être tétrachromatiques (impo pour hommes) - Deutéranopie - Absence des cônes M - Voient pas vert - Protanope - Absence de cônes L - Voient pas rouge - Tritanope - Absence de cônes S - Voient pas bleu - Monochromie des cônes - Présence d'un seul type de cônes - Réel daltonisme - Voient aucune couleur, uniquement en noir & blanc - Batônnet monochromatique - Aucun rôle - Vraiment daltonien - Très malvoyant en pleine lumière - Anomie - Incapacité à nommer des objets ou des couleurs malgré la capacité à les voir et à les reconnaître - Généralement dû à des lésions cérébrales - De la couleur des lumières à un monde de couleur - Couleurs apparaissent très rarement isolément - Nombreuses couleurs présentes dans une scène - Lorsque couleurs sont présentes, peuvent s'influencer mutuellement - Contraste de couleur - Effet de perception des couleurs - Couleur d'une région induit la couleur adverse dans une région voisine - Assimilation des couleurs - Effet de perception des couleurs - Deux couleurs se fondent l'une dans l'autre - Chacune prend une partie de la qualité chromatique de l'autre - Couleur sans lien - Couleur qui peut être ressentie isolément - Couleur associée - Couleurs comme le brun ou le gris perçues uniquement en relation avec d'autres couleurs - Tache grise dans l'obscurité totale apparaît blanche - Constance des couleurs - Tendance d'une surface à apparaître de la même couleur sous une gamme assez large d'illuminant - Lumière qui éclaire une surface - Pour obtenir une constance des couleurs, nous devons estimer comment la couleur de l'illuminant change la couleur d'un objet sur notre rétine afin que nous puissions déterminer la vraie couleur de la surface dans le monde. - Contraintes physiques rendant la constance possible - Suppositions intelligentes sur l'illuminant - Plupart à larges bandes - Contiennent plusieurs longueurs d'ondes différentes - Hypothèses sur les surfaces - Plupart à larges bandes - Reflètent de nombres longueurs d'ondes différentes