Jugements relatifs de numérosité : vision fovéale et périphérique - article ; n°1 ; vol.80, pg 137-148

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L'année psychologique - Année 1980 - Volume 80 - Numéro 1 - Pages 137-148
Résumé
Dans une tâche de jugements différentiels de numérosité (allumages rouges et verts) en présentation simultanée, nous avons fait varier l'angle de vision de 0 à 80°. Deux constatations principales se dégagent des résultats : a) la nette diminution des performances de 0 à 30°, suivie d'une stabilisation de 30 à 50°, et enfin une diminution de 50 à 80° ; b) un phénomène de biais (surestimation du vert) qui culmine entre 30 et 50°.
Ces résultats s'expliquent en référence à des caractéristiques de la rétine. La baisse générale de la performance en fonction de l'angle est liée à la diminution du pouvoir de résolution de l'œil, de la fovéa à la périphérie distale. Quant au biais en faveur du vert, il est dû à la sensibilité achromatique au vert de la rétine entre 50 et 80°. L'analyse des temps de réponse apporte des confirmations supplémentaires à ces interprétations.
Summary
The role of variations of visual angle (from 0° to 80°) on comparative judgments of numerosity with simultaneous presentation of red and green lights was studied. Subjects'performance may be summarized by two statements : a) accuracy decreases from 0° to 30° ; b) there is a bias (green is overestimated) which is higher between 30° and 50°.
These observations can be explained by reference to some retinal properties. The general decay in performance with increase in visual angle results from decreased acuity moving from the fovea to the periphery (temporal distal periphery). Furthermore, the retina achromatic sensitivity from 50° to 80° seems to be responsible for the phenomenon of green overestimation. Response-time analysis provides further confirmations of these explanations.
12 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 : mardi 1 janvier 1980
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P. Mengal
R. Matathia
Jugements relatifs de numérosité : vision fovéale et périphérique
In: L'année psychologique. 1980 vol. 80, n°1. pp. 137-148.
Résumé
Dans une tâche de jugements différentiels de numérosité (allumages rouges et verts) en présentation simultanée, nous avons fait
varier l'angle de vision de 0 à 80°. Deux constatations principales se dégagent des résultats : a) la nette diminution des
performances de 0 à 30°, suivie d'une stabilisation de 30 à 50°, et enfin une diminution de 50 à 80° ; b) un phénomène de biais
(surestimation du vert) qui culmine entre 30 et 50°.
Ces résultats s'expliquent en référence à des caractéristiques de la rétine. La baisse générale de la performance en fonction de
l'angle est liée à la diminution du pouvoir de résolution de l'œil, de la fovéa à la périphérie distale. Quant au biais en faveur du
vert, il est dû à la sensibilité achromatique au vert de la rétine entre 50 et 80°. L'analyse des temps de réponse apporte des
confirmations supplémentaires à ces interprétations.
Abstract
Summary
The role of variations of visual angle (from 0° to 80°) on comparative judgments of numerosity with simultaneous presentation of
red and green lights was studied. Subjects'performance may be summarized by two statements : a) accuracy decreases from 0°
to 30° ; b) there is a bias (green is overestimated) which is higher between 30° and 50°.
These observations can be explained by reference to some retinal properties. The general decay in performance with increase in
visual angle results from decreased acuity moving from the fovea to the periphery (temporal distal periphery). Furthermore, the
retina achromatic sensitivity from 50° to 80° seems to be responsible for the phenomenon of green overestimation. Response-
time analysis provides further confirmations of these explanations.
Citer ce document / Cite this document :
Mengal P., Matathia R. Jugements relatifs de numérosité : vision fovéale et périphérique. In: L'année psychologique. 1980 vol.
80, n°1. pp. 137-148.
doi : 10.3406/psy.1980.28307
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1980_num_80_1_28307L'Année Psychologique, 1980, SO, 137-148
Faculté de Psychologie et des Sciences de l'Education
Université de Genève1
JUGEMENTS RELATIFS DE NUMÉROSITÉ :
VISION FOVÉALE ET PÉRIPHÉRIQUE
par Paul Mengal et Robert Matathia
SUMMARY
The role of variations of visual angle (from 0° to 80°) on comparative
judgments of numerosity with simultaneous presentation of red and green
lights was studied. Subjects1 performance may be summarized by two
statements : a) accuracy decreases from 0° to 30° ; b) there is a bias
(green is overestimated) which is higher between 30° and 50°.
These observations can be explained by reference to some retinal pro
perties. The general decay in performance with increase in visual angle
results from decreased acuity moving from the fovea to the periphery (tem
poral distal periphery). Furthermore, the retina achromatic sensitivity
from 50° to 80° seems to be responsible for the phenomenon of green overesti-
mation. Response-time analysis provides further confirmations of these
explanations.
Cette recherche se situe dans le cadre de l'étude des méca
nismes sous-jacents à la perception et à la prise de décision en
situation aléatoire. Nous nous sommes intéressés plus parti
culièrement au rôle de certaines propriétés du système de lecture
qu'est l'œil, dans une tâche de jugements relatifs de numérosité
en présentation simultanée, c'est-à-dire d'évaluation du rapport
(ou de la différence) des fréquences d'apparition de deux caté
gories d'événements présentés simultanément.
Les travaux de P. Mengal (1980) sur la perception et
la prise de décision en situation aléatoire ont mis l'accent sur
l'importance de l'intériorisation simultanée de propriétés des
objets ou de la tâche, des systèmes de lecture et des systèmes de
traitement.
1. 3, place de l'Université, 1211 Genève 4. 138 P. Mengal el B. Matathia
Une « interpellation » du système de lecture nous semblait
donc nécessaire dans le cadre des études des jugements relatifs
de numérosité que nous avons entreprises. Plus précisément, nous
avons voulu analyser certaines propriétés du récepteur syn
chrone que constitue la rétine, en faisant varier l'endroit de la
stimulation, de la fovéa jusqu'à la périphérie temporale extrême.
Le paradigme expérimental classique de l'étude des juge
ments relatifs de numérosité consiste à présenter au sujet deux
catégories d'événements en lui demandant d'indiquer la catégorie
la plus représentée ; dans notre recherche, ces deux catégories
d'événements sont des allumages de lampes rouges et vertes.
Dans toute expérience, on peut concevoir que la consigne
fournit au sujet une base d'orientation qui lui permet de lire
sur l'objet les propriétés qu'il juge les plus pertinentes pour
répondre à la tâche proposée ; en quelque sorte, la consigne opère
une sélection des mécanismes que le sujet doit faire fonctionner
pour réaliser la tâche.
Dans le paradigme expérimental utilisé, la tâche nécessite
une lecture d'indices qui impliquent deux procédures : 1) l'iden
tification de la couleur de chaque allumage ; 2) la discrimination
de chaque allumage d'une couleur donnée.
En ce qui concerne la sensibilité chromatique des différentes
régions rétiniennes, on sait (Wentworth, 1930) que pour l'œil
adapté à l'obscurité, la au vert disparaît
à partir d'une excentricité de 30°, alors que le rouge est vu jus
qu'à la périphérie. Ces données anciennes doivent être quelque
peu nuancées par des résultats plus récents qui fournissent
des informations quant aux processus mis en jeu. Wooten et
Wald (1973) ont montré que la perception des couleurs par
un observateur normal devient dichromatique (rouge et vert
confondus) au-delà de 30° d'excentricité et monochromatique
au-delà de 70°. Cependant, Gordon et Abramov (1977) ont
établi que l'observateur normal possède les trois types de cônes
nécessaires à la vision des couleurs jusqu'à 80° d'excentricité.
Ces derniers auteurs ont résolu cette apparente contradiction en
incriminant le rôle de la taille du champ récepteur. Le fait que les
cônes soient rares dans la périphérie rétinienne suggère qu'il est
nécessaire de disposer d'un stimulus suffisamment grand pour st
imuler optimalement les mécanismes de la perception des couleurs.
On sait par ailleurs que le pouvoir de résolution de l'œil
diminue fortement de la fovéa à la périphérie. La plupart des Vision fovéale et périphérique 139
travaux (Mandelbaum et Sloan, 1947 ; Randall ei al., 1966 ;
Berkley et al., 1975 ; et Jacobs, 1979) s'accordent sur le fait
que la relation entre l'angle minimum de résolution (mesuré en
minutes d'arc) et l'excentricité (exprimée en degrés) est linéaire
croissante entre 0° et 10° et qu'au-delà on observe un accroiss
ement beaucoup plus rapide de l'angle minimum de résolution.
Seuls les résultats de Kerr (1971) semblent montrer une relation
linéaire croissante entre 0° et 30° mais les valeurs supérieures
n'ont pas été explorées. Si, de la fovéa à la périphérie, le sujet
prélève les indices dont l'utilisation est induite par la consigne,
on peut alors prédire que l'évolution des performances en fonction
de l'excentricité se fera de la façon suivante : 1) de 0° à 10°, les per
formances seront bonnes ; 2) de 10° à 30°, les seront
décroissantes, le sujet comparera plutôt des « plages » rouges à des
« plages » vertes ; 3) au-delà de 30°, les performances se répartiront
aléatoirement avec un biais éventuel en faveur du rouge.
Enfin, l'étude du temps nécessaire à ces estimations nous
permettra d'apporter quelques précisions complémentaires sur
les processus qu'elles mettent en jeu.
EXPÉRIENCE
CONSTITUTION DES STIMULUS
Chaque stimulus est constitué de 24 événements ; la proportion des
événements « vert » et « rouge » varie de 4/20 à 20/4 par pas de 2. Chacune
de ces 9 proportions apparaît 4 fois au cours d'une session expériment
ale ; au total, 36 stimulus sont présentés au sujet. Les allumages sont
générés par ordinateur. La répartition des événements rouges et verts
constituant un allumage est aléatoire, une fois la proportion choisie
par la méthode des séries auto-régressives. La probabilité d'apparition
d'une proportion est égale à 1/36 (4 — a;), où x désigne le nombre de
tirages de cette proportion déjà effectués. Meilleure qu'une répartition
aléatoire, méthode permet d'éviter des tirages successifs trop
fréquents d'une même proportion.
MATÉRIEL
Les signaux, élaborés par un ordinateur PDP LAB 8/E sur deux
bits d'une sortie digitale, commandent deux générateurs BF (Tek
tronix) dont la fréquence est fixée à 1 000 Hz. Vingt-quatre bulbes de
plastic dépoli (32 mm de diamètre), contenant chacun une lampe rouge
et une lampe verte (éclairement 8 lux, luminance 6 FL), sont disposés
de façon irrégulière sur une planche de bois (39 x 27 cm) encastrée 140 P. Mengal et R. Matathia
dans un boîtier dont les parois sont peintes en noir mât. Le boîtier
contient une alimentation et deux amplificateurs.
Un dispositif électronique de contrôle permet le stockage des impul
sions électriques fournies séquentiellement par les générateurs BF, et
leur restitution en simultané. Un boîtier séparé sert de support à une
diode électro-luminescente dont les allumages sont commandés par les
générateurs au moment du chargement du dispositif de stockage. Une
commande, que le sujet utilise pour donner sa réponse, composée de
deux boutons allumés en rouge et en vert, permet la transmission à
l'ordinateur du jugement effectué ainsi que l'enregistrement du temps
de réponse.
Une chaise tournante, solidaire d'une mentonnière réglable en hau
teur, peut être placée dans 9 positions crantées par intervalles de 10°
d'angle.
CONDITIONS EXPÉRIMENTALES ET PROCÉDURE
Le sujet est assis sur la chaise tournante à environ 5 m du tableau
de lampes, le menton appuyé sur la mentonnière. Le stimulus couvre
donc un angle visuel d'environ 3°. En face du sujet, à 3 m approximat
ivement, une diode clignote (pendant 1 500 ms) juste avant l'allumage
des lampes (100 ms avant), pour obtenir une fixation du regard, de
telle manière que l'angle que celui-ci forme avec le boîtier contenant
les lampes soit égal à l'une des valeurs préalablement choisies de 0 à 80°
par pas de 10°. Après l'allumage, dont la durée de 200 ms est suffisa
mment courte pour rendre impossible toute tentative de comptage, le
sujet donne sa réponse en appuyant sur l'un des boutons de commande,
rouge ou vert.
Le temps nécessaire à l'identification du sujet (prénom, âge...) et à
l'énoncé de la consigne permet une accommodation de l'œil à l'obscurité
du local. L'expérience se déroule ensuite dans le noir.
Toutes les données — numéro de l'allumage, proportion, réponse et
temps de réponse — sont inscrites sur un terminal relié à l'ordinateur.
La consigne informe le sujet que la diode va clignoter pendant un
temps bref ; on lui demande de fixer son regard sur la diode et, après
l'allumage des lampes, d'évaluer le plus rapidement possible s'il a vu
plus de lumières rouges ou de lumières vertes. Un jugement d'égalité
n'est pas admis. Le sujet donne sa réponse en appuyant sur le bouton
correspondant à la couleur qu'il a jugée majoritaire.
PLAN D'EXPÉRIENCE
On travaille avec 9 groupes de sujets indépendants, correspondant à
chacun des 9 angles de vision (A). Chaque sujet répond 4 fois (I) au
total aux 9 proportions (P) d'événements (de 4/20 à 20/4) en ordre Vision fovéale et périphérique 141
aléatoire. On obtient donc le plan d'expérience suivant : S( A9 )> ♦ P9 * I4.
Il y a 15 sujets par degré d'angle, excepté pour un angle de 10° où nous
n'en avons que 10.
SUJETS
II s'agit de 130 sujets garçons et filles, étudiants en psychologie à
l'Université de Genève.
RÉSULTATS
ÉLABORATION DES DONNÉES
Pour chacune des 36 configurations présentées au sujet, on
code sa réponse en R (rouge) et V (vert). A partir du procotole
brut individuel, on dérive un protocole numérique en divisant
le nombre de réponses V (ce choix est arbitraire) par 4 (nombre
de présentations de chacune des 9 proportions) ; de cette façon,
on obtient une mesure de performance pour chaque sujet, et
chaque proportion (on a pour chaque sujet 9 mesures de perfor
mance possibles : 0, .25, .50, .75 ou 1 à chaque fois). Pour toutes
les proportions où le vert est majoritaire, la meilleure perfo
rmance est égale à 1 et la moins bonne à 0, et inversement pour
celles où le rouge est majoritaire.
A partir de ces 9 mesures, on peut calculer une mesure globale
de la précision de la réponse (appelée radius) et une mesure du
biais de réponse en faveur d'une des couleurs (appelée ratio).
Ces calculs sont effectués sur la base d'un modèle décrit et utilisé
par Viviani (1980) :
Radius :
où pR et pv constituent des estimations des probabilités de
reconnaissance correcte des événements R et V. Cette quantité,
qui varie de .50 (performance la plus médiocre) à 1 (performance
parfaite), exprime l'écart entre les estimations réalisées (pn
et pv) et les valeurs d'un modèle qui fonctionnerait comme un
détecteur aléatoire pour lequel chaque allumage aurait la même
probabilité d'être perçu comme R ou comme V.
Ratio :
t — B Pv
g9~P + Pl P. Mengal et B. Matathia 142
on est en présence d'une surestimation du rouge si cette valeur
est supérieure à 1 et du vert si elle est inférieure à 1. Egale à 1,
elle indique qu'il n'y a pas de biais.
PRÉSENTATION
Nous avons effectué sur nos résultats une analyse de variance
multivariée (Multivariance, J. Finn, 1974), réalisée selon la
méthode des polynômes orthogonaux puisque notre facteur prin
cipal, l'angle, a 9 niveaux ordonnés et équidistants. Cette procé
dure nous permet de préciser l'allure de l'évolution des moyennes
en fonction des niveaux de ce facteur.
a) Qualité de la performance
— Au niveau global, l'examen des valeurs moyennes du
radius aux différents angles (tableau I) montre une forte baisse
des performances de 0 à 30°, puis une diminution moins rapide.
L'analyse de variance confirme l'effet significatif du facteur
angle (F^^ = 147,5 ; p < .0001) et révèle que l'évolution de
la performance n'est pas linéaire (F associé à la composante
quadratique avec 1-121 dl = 12,6 ; p < .0006).
Tableau I. — Performance globale
et biais obtenus pour chaque angle
Angle
0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70» 80»
Radius
m .973 .873 .852 .723 .736 .738 .664 .675 .642
s .017 .081 .077 .116 .091 .112 .077 .106 .102
Ratio :
m .964 .986 .961 .932 .861 .972 .936 1,016 .938
s .040 .086 .106 .105 .145 .193 .123 .111 .084
= m = l'ensemble des d'un moyenne calculée sur sujets groupe écart ;
type : s.
— Au niveau de chaque proportion : pour toutes les propor
tions où le vert est majoritaire, on observe (cf. tableau II) une
diminution linéaire de la précision des jugements au fur et à
mesure que l'angle s'élargit (F9.113 = 21,7 ; p < .0001) ; pour Vision fovéale et périphérique 143
toutes celles où le rouge est majoritaire (sauf 4/20 où le rouge est
très majoritaire), la diminution de la précision n'est pas linéaire
(F associé à la composante quadratique avec 9-113 dl = 5,01 ;
p < .0001). Ainsi, la précision de la performance décroît plus
vite avec l'augmentation de l'angle quand le rouge est majoritaire.
Tableau II. — Performance obtenue pour chaque proportion
et pour chaque angle
Proportions
20/4 Angles 4/20 6/18 8/16 10/14 12/12 14/10 16/8 18/6

m 0 0 0 .033 .717 1 1 1 1
s 0 0 0 .088 .248 0 0 0 0
10°
m 0 .025 .075 .300 .500 .750 1 1 1
s 0 .079 .121 .329 .373 .204 0 0 0
20°
.016 .050 .133 .516 1 m .400 .850 .883 .983
s .065 .104 .186 .311 .372 .158 .208 .065 0
30°
.950 m .167 .333 .350 .383 .567 .767 .833 .900
.181 .336 .280 .275 .200 .140 s .229 .225 .184
40°
m .200 .317 .517 .617 .583 .750 .917 .933 .983
.221 .065 s .271 .359 .265 .262 .313 .122 .114
50°
m .167 .217 .333 .550 .500 .650 .717 .833 .917
s .181 .208 .309 .287 .327 .338 .248 .181 .204
60°
m .250 .233 .417 .633 .650 .767 .867 .800 .567
s .211 .221 .309 .176 .248 .246 .275 .229 .194
70°
.267 .383 .850 m .100 .367 .500 .533 .650 .817
s .158 .221 .297 .281 .281 .207 .200 .184 .189
80°
.300 .450 m .333 .433 .583 .567 .750 .800 .850
s .271 .262 .235 .320 .244 .240 .250 .104 .207
— En ce qui concerne le biais, les valeurs moyennes du
ratio (tableau I) pour chaque angle (sauf 70°) sont toutes infé
rieures ou égales à 1 et indiquent par conséquent une surest
imation du vert, le biais maximum étant observé à 40°. L'analyse
de variance montre que le facteur angle a un effet significatif
sur l'évolution du biais (F^.^ = 6,7 ; p = .0107). III. — — Temps de réponse pour chaque proportion Tableau et chaque angle (en ms)
Proportions
Angles 4/20 6/18 8/16 10/14 12/12 14/10 16/8 18/6 20/4 Moyenne
10° m 892 1 050 1 098 1 264 2 031 1 436 1412 1 720 1424 1 369,6
s 297 384 464 461 1 062 527 547 1 177 952
20° m 1251 1 306 1 567 1 651 1 893 1 735 1 580 1 431 1 530,1 1 357
s 472 441 413 545 542 498 407 452 494
30° m 1 213 1 324 1 445 1 411 1 459 1151 1 556 1 422 1 297 1 364,2
s 632 677 662 704 563 574 709 669 635
40» m 1 451 1 281 1 664 1 489 1 675 1 700 1463 1 377 1 566 1 518,4
s 345 1 010 478 688 456 398 730 565 717
50° m 1 242 1 218 1 658 1 599 1 701 1 417 1 606 1 310 1408 1461,9
s 1 092 799 224 347 873 412 790 442 492
60° m 1 581 1 551 1 558 1 500 1 497 1400 1 450 1468 1 365 1 485,5
s 813 763 952 768 969 757 849 785 659
70° m 1 273 1 437 1 373 1 396 1 634 1 648 1 554 1 604 1 395 1 479,3
s 478 526 849 547 820 622 608 735 687
80° m 1 453 1 658 1 556 1 665 1 629 1 351 1 470 1 431 1 409 1 513,6
s 402 648 536 630 562 478 439 463 266
Moyenne 1 242,9 1 390,9 1 452 1 531,6 1 656,2 1 524,2 1 517,2 1 470,3 1 402,3 Vision fovéale et périphérique 145
b) Temps de réponse
Globalement on constate (tableau III) que le facteur angle
ne modifie pas sensiblement le temps de réponse ; cependant,
le F effectué révèle la significativité de l'effet du facteur
(F9.98 = 2,2 ; p = .0279), mais cette significativité provient des
proportions 4/20 et 6/18 (où le rouge est très majoritaire) pour
lesquelles le facteur angle a un poids important. Ailleurs, ce
facteur n'entraîne aucune variation systématique.
On constate enfin que les temps sont maximum pour la
proportion 12/12 et décroissent de part et d'autre.
DISCUSSION
Notre hypothèse relative à la diminution de la précision des
jugements lorsque l'angle de vision augmente, se trouve partie
llement confirmée par les résultats. Conformément à ce que les
données physiologiques laissaient prévoir (diminution du pouvoir
de résolution de l'œil, surtout marquée entre 0 et 30°), nous
avons observé que les jugements de numérosité deviennent de
moins en moins précis au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la
fovéa.
Cependant, l'examen des résultats, proportion par proport
ion, montre que la décroissance rapide entre 0 et 30° suivie
d'une diminution plus faible jusqu'à la périphérie extrême ne
s'avère significative que pour les proportions 6/18, 8/16 et 10/14,
c'est-à-dire celles où le rouge est majoritaire. Pour ces proport
ions, les performances sont plus médiocres que pour les
ions symétriques où le vert est Cette non-symétrie
des performances révèle un biais en faveur du vert, qui augmente
régulièrement de 10 à 40°, où il atteint son maximum, et marque
ensuite une tendance à la diminution jusqu'à 80°.
La prise en considération de la diminution du pouvoir de
résolution de l'œil ne semble pas suffire pour rendre compte de
l'évolution des performances. En effet, de 30 à 50°, la qualité
de ces performances est, sinon légèrement croissante, du moins
stable, alors que, selon l'hypothèse précédemment évoquée, elle
devrait diminuer. L'analyse des mesures du radius en fonction
de l'angle confirme clairement cette évolution.
De plus, au-delà de 30° et pour toutes les proportions, les
performances observées s'écartent significativement d'une répar-

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