Caractéristiques de la sommation temporelle pour deux dimensions sensorielles visuelles (intensité et netteté) - article ; n°2 ; vol.72, pg 283-300

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L'année psychologique - Année 1972 - Volume 72 - Numéro 2 - Pages 283-300
Résumé
Dans deux conditions d'adaptation visuelle (obscurité et lumière), on présente des formes simples dont la durée, la luminance, et la taille varient. Les observateurs estiment, en utilisant des échelles d'intervalles, deux dimensions sensorielles d'un même stimulus (intensité apparente et netteté du contour). Pour l'intensité apparente des stimulus lumineux, on retrouve les faits classiques : sommation temporelle jusqu'à une durée critique fonction de la luminance du stimulus, absence d'effet de la surface. Pour la netteté du contour, les fonctions sont différentes : la sommation temporelle a lieu jusqu'à des durées critiques plus brèves, la taille du stimulus joue un rôle dans l'accentuation du contour. Ce facteur spatial intervient de façon analogue dans le cas de stimulus sombres, lors de l'adaptation à la lumière. Ces résultats montrent que les variables physiques de temps et d'espace sont utilisées simultanément de façon différente par le système visuel et appuient les hypothèses de traitements en parallèle.
Summary
Under two adaptation conditions (dark and light), are shown simple shapes whose presentation duration, luminance and size vary. Observers estimate, using interval scales, two sensory dimensions of one and the same stimulus (brightness and sharpness). For brightness of light stimuli standard facts are obtained : temporal summation up to a critical duration as a function of stimulus luminance, absence of area effect. In the case of sharpness, the terms are different : temporal summation takes place up to shorter critical durations, and stimulus size plays a part in the enhancement of contour. This spatial factor intervenes in a similar way in the case of dark stimuli, at the moment of light-adaptation. These results show that the physical variables of time and space are used simul-taneously in different ways by the visual system and support the hypothesis of parallel treatment.
18 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
Publié le : samedi 1 janvier 1972
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Jeanine Blanc-Garin
Caractéristiques de la sommation temporelle pour deux
dimensions sensorielles visuelles (intensité et netteté)
In: L'année psychologique. 1972 vol. 72, n°2. pp. 283-300.
Résumé
Dans deux conditions d'adaptation visuelle (obscurité et lumière), on présente des formes simples dont la durée, la luminance, et
la taille varient. Les observateurs estiment, en utilisant des échelles d'intervalles, deux dimensions sensorielles d'un même
stimulus (intensité apparente et netteté du contour). Pour l'intensité apparente des stimulus lumineux, on retrouve les faits
classiques : sommation temporelle jusqu'à une durée critique fonction de la luminance du stimulus, absence d'effet de la surface.
Pour la netteté du contour, les fonctions sont différentes : la sommation temporelle a lieu jusqu'à des durées critiques plus
brèves, la taille du stimulus joue un rôle dans l'accentuation du contour. Ce facteur spatial intervient de façon analogue dans le
cas de stimulus sombres, lors de l'adaptation à la lumière. Ces résultats montrent que les variables physiques de temps et
d'espace sont utilisées simultanément de façon différente par le système visuel et appuient les hypothèses de traitements en
parallèle.
Abstract
Summary
Under two adaptation conditions (dark and light), are shown simple shapes whose presentation duration, luminance and size
vary. Observers estimate, using interval scales, two sensory dimensions of one and the same stimulus (brightness and
sharpness). For brightness of light stimuli standard facts are obtained : temporal summation up to a critical duration as a function
of stimulus luminance, absence of area effect. In the case of sharpness, the terms are different : temporal summation takes place
up to shorter critical durations, and stimulus size plays a part in the enhancement of contour. This spatial factor intervenes in a
similar way in the case of dark stimuli, at the moment of light-adaptation. These results show that the physical variables of time
and space are used simul-taneously in different ways by the visual system and support the hypothesis of parallel treatment.
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Blanc-Garin Jeanine. Caractéristiques de la sommation temporelle pour deux dimensions sensorielles visuelles (intensité et
netteté). In: L'année psychologique. 1972 vol. 72, n°2. pp. 283-300.
doi : 10.3406/psy.1972.27949
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1972_num_72_2_27949Equipe de Recherche associée au C.N.R.S.
Laboratoire de Psychophysiologie, Université de Provence
Centre Saint-Jérôme, Marseille
CARACTÉRISTIQUES DE LA SOMMATION TEMPORELLE
POUR DEUX DIMENSIONS SENSORIELLES VISUELLES
(INTENSITÉ ET NETTETÉ)
par Jeanine Blanc-Garin
SUMMARY
Under two adaptation conditions (dark and light), are shown simple
shapes whose presentation duration, luminance and size vary. Observers
estimate, using interval scales, two sensory dimensions of one and the
same stimulus (brightness and sharpness). For brightness of light stimuli
standard facts are obtained : temporal summation up to a critical duration
as a function of stimulus luminance, absence of area effect. In the case
of sharpness, the terms are different : temporal summation takes place
up to shorter critical durations, and stimulus size plays a part in the
enhancement of contour. This spatial factor intervenes in a similar way
in the case of dark stimuli, at the moment of light-adaptation. These
results show that the physical variables of time and space are used simul
taneously in different ways by the visual system and support the hypothesis
of parallel treatment.
La connaissance des relations qui unissent les variables
physiques de la stimulation sensorielle (« les entrées »), aux
aspects perceptifs (« les sorties »), peut permettre de décrire
quelques caractéristiques du « programme » de transformations
du système, c'est-à-dire d'envisager quelques hypothèses sur le
mode de fonctionnement des analyseurs sensoriels. C'est là l'objet
de la Psychophysique. Les comparaisons effectuées par Stevens
(1966, 1969) montrent que, évaluées avec des méthodes simil
aires, les fonctions psychophysiques d'intensité présentent à la
fois une grande homogénéité (dans tous les systèmes, la trans- 284 MÉMOIRES ORIGINAUX
formation peut être décrite par une fonction puissance) et une
diversité évidente (les pentes de ces fonctions sont différentes).
Cependant, ce type de relation ne concerne que l'aspect
intensif de la perception. Or, il est bien évident que, pour une
stimulation donnée, un analyseur perceptif effectue simultané
ment plusieurs opérations, réalise, par divers processus, l'extrac
tion d'informations différentes. Ces éléments d'information sont
acquis grâce à une chaîne de transformations, de codages qui,
du stimulus physique, conduit à l'expérience perceptive. Ce que
nous cherchons à comprendre, comme le propose Neisser (1967),
c'est la structure de ce patron de transformations. Ce traitement
perceptif est complexe, peut s'effectuer en plusieurs stades,
organisés en série ou en parallèle (Treisman, 1970).
Nous étudions ces problèmes psychophysiques dans la modal
ité visuelle, grâce à laquelle des informations complexes, multi-
dimensionnelles sont extraites du milieu extérieur. Outre la
dimension d'intensité apparente, dont les lois sont assez bien
connues maintenant, nous analysons ici un autre aspect que
présente le stimulus visuel pour l'observateur, et d'une grande
importance pour la transmission des informations : la netteté du
contour.
Nous nous intéressons, plus précisément, à l'aspect temporel
de ces questions ; les faits de sommation temporelle sont bien
connus, mais ils ont toujours été mis en évidence pour les aspects
intensifs de la perception : l'augmentation de la durée d'un
stimulus se traduit, au seuil, par une augmentation de la fréquence
de détection, et, au niveau supraliminaire, par une augmentation
de l'intensité apparente ; lorsque deux stimulations sont présen
tées avec un intervalle faible, leur énergie est sommée, mais
l'information de dualité et d'ordre temporel est perdue. Ces faits
de sommation sont classiquement observés pour des durées ne
dépassant pas 100 ms.
Dans les expériences présentées ici, nous étudions les carac
téristiques de la sommation temporelle qui s'effectue lorsqu'une
seule stimulation, brève, est présentée ; nous avons deux séries
de variables : physiques (durée, luminance, surface) et perceptives
(intensité apparente et netteté du contour) : les entrées et les
sorties du système ; nous cherchons à mettre en évidence les
divers « programmes » qui, simultanément, traitent ces données
et organisent ces transformations.
Nous faisons l'hypothèse, très générale, que des mécanismes i. BLANC-GARtN 285
différents sont en jeu dans les codages des diverses informations
et se traduisent par une utilisation différente des variables de la
stimulation, du temps en particulier ; nous essaierons de décrire
les lois et la structure de ces transformations.
MÉTHODOLOGIE
L'appareillage et les sujets
Un tachistoscope électronique permet de présenter des stimulus
visuels dont nous pouvons faire varier la taille, la luminance et la durée.
L'observateur est assis devant l'appareil, la mentonnière assurant une
position stable de la tête. Il choisit, au début de la série d'expériences,
l'œil préféré (la vision est toujours monoculaire) : il est adapté, pendant
une dizaine de minutes, au niveau lumineux du fond et averti que les
stimulus apparaissent toujours au centre du champ de fixation (carré
de 2° de côté). Trois observateurs ont participé à chacune des trois
expériences : ce sont des étudiants et des membres du Laboratoire
(dont l'auteur, seule personne qui a participé aux trois expériences).
Les conditions de stimulation
Les stimulus (des cercles pleins) sont photographiés sur un papier
mat et peuvent être présentés dans deux conditions d'adaptation
(pour l'expérience 3 tout au moins puisque seule la première condition
est utilisée dans les expériences 1 et 2).
Adaptation à l'obscurité ; stimulus blancs sur fond noir (BjN). —
Sur le fond noir se détachent, en permanence, 4 points faiblement
éclairés en lumière rouge, aux sommets d'un carré de 2° de côté ; au
centre de ce champ de fixation, apparaissent les stimulus que l'obser
vateur perçoit, selon les temps et les luminances, comme une forme
plus ou moins lumineuse, grise ou blanche, plus ou moins nette, sur le
fond noir.
Adaptation à la lumière; stimulus noirs sur fond blanc (N/B). —
Une plage blanche (carré de 6° de côté) éclairée (10, 40 ou 160 nits)
est présentée de façon continue ; au centre de cette plage, quatre
traits gris délimitent le champ de fixation (carré de 2°). Les stimulus
sont perçus, selon les durées de présentation, comme une tache grise
plus ou moins sombre ou un cercle noir, au bord net.
Les variables de la stimulation
Luminance : L (du stimulus : Ls ; du fond : Lf). — Deux ou trois
valeurs (10, 40 ou 160 nits) selon les expériences. Les réductions sont
faites en insérant des filtres neutres sur les trajets optiques. 286 MEMOIRES ORIGINAUX
Surface (ou mieux, Aire) : A. — Deux ou trois tailles du stimulus :
17 ou 34 minutes de diamètre angulaire dans les deux premières expé
riences ; 12, 24 et 36 minutes dans la troisième. Les aires se trouvent
donc être dans les rapports, d'une part de 1 à 4 et d'autre part de 1
à 4 et à 9.
Durée de présentation. — Huit à dix temps selon les expériences.
Pour la deuxième et la troisième expérience, ces temps sont calculés
pour être situés à intervalles réguliers sur une échelle logarithmique.
Les trois expériences présentées ici ne diffèrent que par les valeurs
des variables de la stimulation : nous les indiquons dans le tableau I.
Les stimulus sont présentés, pour un même niveau d'adaptation, en
ordre aléatoire à l'intérieur d'une série où chaque valeur de stimulation
est représentée. Dix secondes environ séparent la présentation de deux
stimulus. Chaque observateur reçoit, en plusieurs séances, de 10 à
20 séries selon les expériences.
TABLEAU I
Valeurs des variables
et nombre de séries de stimulus présentées
Expér dans les trois expériences citées
Nombre Adapt Stimulation de L (nils) iences séries A t (ms) ation Ls Lf
3 ; 5; 10; 15; Obscurité 10 1 1 #0 20 40 4 20 50 ; ; 75 30 ; 100 ; 40 ms. ; (B/N)
10 0,625 ; 1,25 ; 2,5 ; 1 Obscurité 2 40 #o 15 5 ; 10 ; 20 ; 40 ; 4 (B/N) 160 80 ms.
10 1 Obscurité 40 #0 4 10
(B/N) 160 9 1 ; 2 ; 4 ; 8 ; 16 ; 3 32; 64; 128 ms. 10 1 Lumière #o 40 4 10
(N/B) 160 9
Les variables dépendantes
Les dimensions perceptives. — En variant le paramètre de luminance
(pour le fond ou pour le stimulus) nous modifions en fait le contraste
physique. En ajoutant la variable temps de présentation, nous modifions J. BLANOGARIN 287
ce contraste ; pour un temps bref, le contraste apparent sera faible :
différence réduite d'intensité entre figure et fond, forme mal définie,
aux contours flous ; pour un temps plus long, le même contraste phy
sique donnera lieu à un contraste perceptif plus élevé : différence
d'intensité entre figure et fond, forme détachée du fond par un bord
net. Ces deux aspects perceptifs, intensité apparente et netteté du
contour sont habituellement liés dans la notion de contraste apparent.
Nous les dissocions et demandons aux observateurs de les apprécier
indépendamment.
Méthode Psychophysique. — Après chaque présentation, l'observateur
donne verbalement deux jugements d'estimation correspondant au
niveau de chaque dimension perceptive sur des échelles de catégories
en neuf points. Nous avons analysé, dans deux publications antérieures,
les problèmes méthodologiques de la construction de ces échelles, de
leurs qualités métriques, validité et fidélité (Blanc-Garin, Dubrocard,
Harlay, 1970 ; Blanc-Garin, Harlay, 1970) : ces échelles peuvent être
considérées comme des échelles d'intervalle et sont utilisées comme
telles ici. Pour chaque valeur de stimulation, nous calculons la moyenne
arithmétique des estimations des différentes séries.
RÉSULTATS
EXPÉRIENCE 1
II s'agit de l'évolution de l'intensité apparente et de la netteté
des stimulus lumineux en fonction de la durée de présentation.
Nous avons réuni sur la figure 1 les résultats moyens de
chacun des trois observateurs. Il faut d'abord remarquer la
cohérence entre les résultats individuels : on peut donc penser
que les méthodes d'estimation utilisées permettent une bonne
objectivité. Les deux variables dépendantes, intensité apparente
et netteté du contour, se différencient de la même façon chez
chacun des trois sujets :
Pour Vintensité apparente, l'évolution est déterminée par la
luminance et la durée, jusqu'à une durée critique de 40-50 ms ;
la réciprocité temps-luminance apparaît de façon assez évidente
dans les durées brèves : l'estimation des stimulus de 20 ms de
luminance de 10 nits est équivalente à celle des stimulus de 5 ms
en de 40 nits. C'est d'ailleurs ce produit ms x nits
qui est utilisé comme variable principale dans le regroupement
des données, à la partie droite inférieure de la figure 1.
Pour la netteté du contour. — Cette dimension perceptive
s'améliore avec l'augmentation de luminance et de temps, mais
. \f lab
*=•=
35101520 30 40 SO 35 K> « 20 30 40 SO
B
9f
7
5
3
1
- C
3 5 10 15 20 30 40 50
Fig. 1. — Evolution de l'intensité apparente (B) et de la netteté du
contour (C) de stimulations lumineuses en fonction de la durée de présen
tation (en millisecondes), échelles perceptives en 9 catégories. Résultats
individuels pour 3 observateurs (chf ; jab ; jbg), exprimés en coordonnées
linéaires. Stimulus de deux niveaux lumineux (Ls = 40 nits : ;
Ls = 10 nits : ) et de deux tailles (A4 : G ; Ax : •). Les graphes de
la partie inférieure droite représentent les moyennes des données des 3 sujets,
inscrites en fonction du produit Luminance x temps, sur une échelle
logarithmique. BLANC-GARIN 289 J.
la durée critique paraît nettement plus brève : le plateau est
atteint dès 20 ms pour le stimulus le plus grand et le plus lumi
neux. De plus, le rôle de l'aire de stimulation est évident :
l'augmentation de surface compense pratiquement la réduction
de luminance (les deux luminances sont, comme les surfaces,
dans le rapport de 1 à 4) ; les courbes petite taille / forte lumi
nance et celles grande taille / faible luminance sont intriquées.
Ces données individuelles sont regroupées dans la partie
inférieure droite de la figure : les résultats moyens des trois
sujets sont inscrits en fonction du produit nits x ms, sur une
échelle logarithmique : les données s'organisent ainsi de façon
linéaire. Nous avons effectué une régression linéaire, après avoir
exclu les données supérieures à la durée critique (50 ms pour la
brillance et 30 pour le contour), et la valeur inférieure proche du
seuil. Pour la brillance, on a calculé une seule régression pour les
stimulus des deux tailles (moyennes des estimations pour chaque
valeur de Ls et /) ; on obtient un coefficient de linéaire
multiple au carré de 0.99. L'équation de la droite calculée est :
0,236 + 1,41 log I + 1,71 log Ls
Pour le contour, on obtient les coefficients de régression
linéaire multiple au carré de 0.96 et 0.99, et, pour les deux
droites calculées, les équations sont les suivantes :
Contour A4 = + 5,184 + 1,05 log l -f 1,07 log Ls Ax = + 3,326 + 1,25 log t + 1,43 log Ls
Ainsi pour chacune de ces trois fonctions, plus de 96 % de la
variance est expliqué par le modèle linéaire, on peut donc
admettre la linéarité en fonction du log. de la stimulation. De
plus, pour la brillance, le facteur concernant la luminance est
nettement plus important que celui du temps : on n'a donc pas
une réciprocité exacte entre t et L.
expérience 2
Elle reprend l'expérience précédente en employant une gamme
de stimulations plus large : un niveau lumineux supplémentaire
plus élevé (160 nits) et des temps de présentation plus faibles
(à partir de 0,625 ms).
Nous avons effectué pour chaque taille de stimulus les
régressions linéaires à partir des estimations moyennes des trois
observateurs, pour chaque valeur de stimulation, en utilisant
A. PSYCHOL. 2 10 290 MÉMOIRES ORIGINAUX
une partie des données seulement : nous avons exclu les estima
tions correspondant aux temps de stimulations supérieurs,
lorsque la perception atteint un plateau. Les ajustements linéaires
sont satisfaisants (coefficients de régression multiple au carré :
.952 ; .963 ; .925 ; .800). Les équations des droites calculées sont
les suivantes :
pour la brillance et les deux tailles A4 et Ai :
+ 1,84 + 1,06 log t + 1,37 log Ls
+ 1,28 + 1,22 log t + 1,53 log Ls
pour le contour, pour chacune des deux tailles A4 et At :
+ 2,24 + 1,06 log t + 1,12 log Ls
+ 1,83 + 1,11 log t + 1,19 log Ls
contour Fig. 2. (C), — de Evolution stimulations de l'intensité lumineuses apparente en fonction (B) de et la de durée la netteté de présen du
tation (en millisecondes, échelle log.). Moyenne des données des 3 obser
vateurs. Les droites limitées par les carrés correspondent aux droites de
régression calculées. Les cercles indiquent les valeurs non incluses dans les
calculs de régression. Stimulus de trois niveaux lumineux (Ls = 160 nits :
; Ls = 40 nits : ; Ls = 10 nits : ) et de deux tailles (A4 :
■ et 0 ; Aj : H et #). Les flèches indiquent la durée critique. BLANC-GARÎN 291 J.
La figure 2 illustre les résultats de cette expérience : les droites
de régression calculées y sont figurées ainsi que les valeurs
(moyennes des estimations des trois sujets) non incluses dans
les calculs de régression. L'axe des abscisses représente, comme
dans la partie inférieure droite de la figure 1, l'énergie
(temps X luminance) mais nous avons ici distingué ces deux
variables : si nous obtenions la réciprocité absolue impliquée par
la loi de Bloch, le temps « compensant » la luminance, les droites
se confondraient, ce qui n'est pas le cas pour la brillance où la
luminance s'avère un facteur prépondérant.
Les caractéristiques dégagées dans l'expérience précédente
ressortent ici également :
— rôle négligeable de la surface dans la détermination de la
brillance, mais évident pour la netteté.
De plus, on peut relever d'autres faits :
— la durée critique diminue lorsque la luminance augmente,
ce qui est classiquement observé ; mais cette diminution est
différente dans les deux dimensions perceptives : dans le cas
de la brillance, la durée critique passe de 80 à 40 et à 20 ms
lorsque la luminance croît de 10 à 40 et à 160 nits ; pour la
netteté, on l'observe à 20, 5 et 2,5 ms, c'est-à-dire qu'elle
décroît dans le même rapport (4) que la luminance augmente ;
on pourrait ainsi parler d'un seuil critique d'énergie.
— nous n'obtenons pas, dans les résultats concernant la bril
lance, le classique effet Broca-Sulzer, ce qui n'est pas éton
nant, puisqu'on l'observe avec des valeurs élevées de lumi
nance et que nous n'utilisons ici que des valeurs moyennes.
En revanche, on constate un effet de même forme pour le
contour : les courbes (en fonction du temps) présentent un
maximum avant de se stabiliser.
expérience 3
II s'agit de l'évolution de deux dimensions sensorielles dans
deux conditions de stimulation et d'adaptation.
Les calculs de régression linéaire ont été effectués avec les
moyennes individuelles de chacun des trois sujets, en excluant
les valeurs correspondant aux temps de présentation supérieurs.
Contrairement au traitement des données de l'expérience précé
dente, nous avons ici introduit les trois variables indépendantes

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