L'anticipation de stimulus rythmiques. Vitesse d'établissement et précision de la synchronisation - article ; n°1 ; vol.66, pg 15-36

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L'année psychologique - Année 1966 - Volume 66 - Numéro 1 - Pages 15-36
Summary
In several experiments, three points have been investigaled : 1° When subject is asked to lap al first Sound, settlement of beat-sound synchronization with cadences or with rhythms is very fast. On the third stimulus (or third structure, when using simple rhythm) simultaneily is already carried out, with a, 50 ms average error. Reorganizalion is as fast when rhythm has been disturbed or changed.
2° Synchronization preciseness according to cadence tempo (from 375 ms to 6 000 ms between two successive sounds) appears to be excellent till 1 500 ms. Further, no actual synchronization between beat and sounds is to be found. But, when synchronization is carried out with a beat answering to each sound, as in series of reaction times, few variation appears in response cadence according to tempo. This kind of synchronization happens to be difficult when using fast cadence, lower than one per second. 3° Anticipation process is similar to tracking process : checks show that preparation for action get organized during all the time between two stimulus.
Résumé
Dans une série d'expériences, nous avons étudié :
1° L'établissement de la synchronisation frappes-sons à des cadences ou à des rythmes quand le S. doit frapper dès le premier son est très rapide. Dès le 3e stimulus (ou la 3e structure dans le cas d'un rythme simple), la simultanéité est réalisée à 50 ms près. La réorganisation après une perturbation ou un changement de rythme est aussi rapide.
2° La précision de la synchronisation en fonction du tempo de la cadence (de 375 ms à 6 000 ms entre deux sons successifs) est excellente jusqu'à 1 500 ms. Au-delà, il n'y a plus de réelle synchronisation des frappes et des sons. Par contre, si la synchronisation est établie par réponse de la frappe à chaque son, comme dans une série de temps de réaction, la cadence des réponses varie peu en fonction du tempo. Cette forme de synchronisation est très difficile à réaliser par des cadences rapides, inférieures à une par seconde.
3° Le processus d'anticipation est analogue à celui que l'on trouve dans les tâches de poursuite ; des contrôles montrent que la préparation à l'action s'organise progressivement pendant toute la période intermédiaire entre deux stimulus.
22 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 1966
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P Fraisse
L'anticipation de stimulus rythmiques. Vitesse d'établissement et
précision de la synchronisation
In: L'année psychologique. 1966 vol. 66, n°1. pp. 15-36.
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Fraisse P. L'anticipation de stimulus rythmiques. Vitesse d'établissement et précision de la synchronisation. In: L'année
psychologique. 1966 vol. 66, n°1. pp. 15-36.
doi : 10.3406/psy.1966.27876
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1966_num_66_1_27876Abstract
Summary
In several experiments, three points have been investigaled : 1° When subject is asked to lap al first
Sound, settlement of beat-sound synchronization with cadences or with rhythms is very fast. On the
third stimulus (or third structure, when using simple rhythm) simultaneily is already carried out, with a,
50 ms average error. Reorganizalion is as fast when rhythm has been disturbed or changed.
2° Synchronization preciseness according to cadence tempo (from 375 ms to 6 000 ms between two
successive sounds) appears to be excellent till 1 500 ms. Further, no actual synchronization between
beat and sounds is to be found. But, when synchronization is carried out with a beat answering to each
sound, as in series of reaction times, few variation appears in response cadence according to tempo.
This kind of synchronization happens to be difficult when using fast cadence, lower than one per
second. 3° Anticipation process is similar to tracking process : checks show that preparation for action
get organized during all the time between two stimulus.
Résumé
Dans une série d'expériences, nous avons étudié :
1° L'établissement de la synchronisation frappes-sons à des cadences ou à des rythmes quand le S.
doit frapper dès le premier son est très rapide. Dès le 3e stimulus (ou la 3e structure dans le cas d'un
rythme simple), la simultanéité est réalisée à 50 ms près. La réorganisation après une perturbation ou
un changement de rythme est aussi rapide.
2° La précision de la synchronisation en fonction du tempo de la cadence (de 375 ms à 6 000 ms entre
deux sons successifs) est excellente jusqu'à 1 500 ms. Au-delà, il n'y a plus de réelle synchronisation
des frappes et des sons. Par contre, si la synchronisation est établie par réponse de la frappe à chaque
son, comme dans une série de temps de réaction, la cadence des réponses varie peu en fonction du
tempo. Cette forme de synchronisation est très difficile à réaliser par des cadences rapides, inférieures
à une par seconde.
3° Le processus d'anticipation est analogue à celui que l'on trouve dans les tâches de poursuite ; des
contrôles montrent que la préparation à l'action s'organise progressivement pendant toute la période
intermédiaire entre deux stimulus.Laboratoire de Psychologie expérimentale de la Sorbonne
L'ANTICIPATION DE STIMULUS RYTHMIQUES
VITESSE D'ÉTABLISSEMENT
ET PRÉCISION DE LA SYNCHRONISATION
par Paul Fraisse1
La synchronisation de nos gestes à des stimulus répétitifs est
un phénomène si banal qu'il ne nous étonne plus assez. L'enfant
d'un an se balance au rythme de la musique et, dès 3 ou 4 ans,
il est capable d'accompagner de frappes les battements d'un
métronome (Fraisse, Pichot, Clairouin, 1949) ; les armées défilent
aisément au pas cadencé, au rythme de la musique.
Dans chaque cas, la synchronisation est possible de telle
sorte que la commande motrice anticipe l'arrivée du son et rend
possible la simultanéité de la réponse et du stimulus.
Dans quelles conditions s'établit cette commande motrice,
avec quelle précision fonctionne-t-elle ? Nos recherches vou
draient répondre à ces deux questions.
PREMIÈRE RECHERCHE
Établissement et rétablissement de la synchronisation
I. — Comment s'établit la ?
Deux situations peuvent se présenter. Ou bien nous enten
dons la cadence ou le rythme2 avant d'exécuter un mouvement.
Nous pouvons dans ce cas, semble-t-il, réaliser des mouvements
synchrones dès le début. C'est le cas d'une troupe qui démarre
sur un rythme de marche. L'anticipation existe dès l'abord.
Mais avec quelle précision ?
Le second cas est celui où le sujet doit essayer de suivre les
1. Toutes ces expériences ont été réalisées avec le précieux concours de
Cl. Voillaume.
2. Nous appelons cadence la répétition de stimulus simples à intervalles
isochrones (ex. : battements d'un métronome) et rythme la répétition régulière
de structures temporelles (ex. : rythme ïambique). 16 MÉMOIRES ORIGINAUX
sons dès le début de leur production. La première frappe du
sujet ne saurait être dans ce cas autre chose qu'une réaction au
stimulus ; mais que se passe-t-il par la suite ? Comment le sujet
arrive-t-il à synchroniser stimulus et frappes ?
Pour étudier ce problème, nous avons choisi deux conditions :
a) Une cadence sonore avec des intervalles de 800 ms entre les sons
successifs ;
b) Une structure rythmique de 200-600 ms.
Les sons étaient produits par un épiphote. La tâche du sujet était
de synchroniser ses frappes sur une clé Morse (course de 1 mm) avec
les sons. Sons et sont enregistrés sur un dérouleur Sefram
(vitesse 10 cm/s), permettant de lire la simultanéité son-frappe avec
une précision de 0,5 mm, soit 5 ms.
Nous avons utilisé trois situations :
A) Le sujet a la main posée à plat devant la clé Morse. L'E. déclenche
la cadence et invite le S. à commencer à frapper d'une manière synchrone
quand il voudra. Avant ce moment, il doit inhiber tout mouvement de
la main, du pied, voire de la langue, avant de frapper.
En fait, les sujets commencent assez vite à frapper, soit après
5 ou 6 sons.
B) Le sujet a aussi la main posée à plat devant la clé Morse. Il doit
commencer à frapper dès le premier son en essayant de suivre chaque
frappe. Il est prévenu environ deux secondes avant le début de la
séquence. Il est à remarquer que le sujet connaît à l'avance la vitesse
de la cadence, puisque la même situation se reproduit plusieurs fois.
B') La situation est la qu'en B, mais on utilise non plus la
cadence de 800 ms, mais le rythme 200-600 ms.
Trois sujets, collaborateurs du laboratoire, ont passé l'expérience
dans l'ordre suivant : 5 fois A, 10 fois B, 10 fois A, 10 fois B, 5 fois A
et enfin 20 fois B' dans une deuxième séance.
Les résultats, dans chaque cas, ont été calculés sur les 10 pre
mières frappes de chacune des 20 répétitions, en mesurant
l'écart temporel entre la frappe et le son. Nous avons affecté
du signe moins les réponses anticipées et du signe plus les
réponses tardives. Pour chaque sujet, nous avons calculé la
médiane des 20 valeurs ainsi que le 1er et le 3e quartile.
Le tableau I donne la moyenne des médianes (en ms) des
trois sujets en situation A et B. Les résultats de chacun des trois
sujets pour la A et pour la situation B se trouvent
respectivement dans la figure 1 et dans la figure 2.
De ces résultats, il ressort des faits très nets :
1° Si le sujet entend la cadence avant de frapper, il est
capable, dès la première frappe, de réaliser un mouvement simul- FRAISSE. L'ANTICIPATION DE STIMULUS RYTHMIQUES 17 I'.
TABLEAU I
Frappe Situation A Situation B
1 + 5 + 200 7 2 + 89
— 11 3 + 18
— 18 4 0
— 11 — 8 5
— 12 — 10 6
— 1 7 + 4
— 4 — 4 8
7 9 + 6
— 6 10
Écarts son -frappe (ms) ^
Sujet 1
50
-50
Sujet 2 + 50
0
-50
Sujet 3 + 50 -
-50
10
Fig. 1
A. PSYCHOI.. 66 MÉMOIRES ORIGINAUX 18
Écarts son -frappe
(ms)
+ 150
+ 100 -
Sujet 1
+ 50 -
i i i i i i i i i I
4-5 10
Sons
Fig. 2 FRAISSE. L ANTICIPATION DE STIMULUS RYTHMIQUES 19 P.
tané avec le son. La variabilité diminue très peu de la lre à
la 10e frappe.
2° Si le sujet doit frapper dès le premier son (situation B),
la première frappe succède au son comme dans une épreuve de
temps de réaction mais, dès la 3e frappe, une simultanéité rela
tive est réalisée, ce qui est très rapide. Bartlett et Bartlett (1959)
avaient demandé à leurs sujets d'arrêter une série de sons dis
tants d'une seconde en appuyant au moment d'un battement
et ils avaient constaté que les sujets étaient capables, avec un
petit entraînement, d'arrêter les battements dès le 4e ou le 5e
avec une erreur moyenne de 46 ms.
Dans cette situation, la variabilité est minimum sur la
lre frappe (épreuve de réaction). Elle augmente jusqu'à la
3e pour se stabiliser autour d'une valeur d'un écart semi-
interquartile de 10 à 30 ms.
3° Dans les deux situations apparaît un effet bien connu dans
les tâches de poursuite qui sont, sous bien des rapports, voisines
de celles-ci ; le sujet, pour rattraper le mouvement, dépasse un
peu la cible avant qu'intervienne une correction qui assure mieux
la simultanéité du mobile et du mouvement.
S'il y a parallélisme entre cette tâche et les tâches de pours
uite avec ajustement discontinu, il faut cependant reconnaître
que, dans le cas de stimulus répétitifs et équidistants, l'ajustement
est très rapide et peu sujet à l'apprentissage, comme nous
l'avons constaté. On ne retrouve pas, comme Vince (1953),
les trois stades d'attente, de prédiction et d'anticipation. On est
d'emblée au troisième.
TABLEAU II
3e lre structure 2e structure 4e structure structure
1 2 2 l 2 1 2 1
- - 32 - 16 0 + 187 + 171 + 72 + 66 + 3
6e structure 8e structure 5e structure 7° structure
l () 1 2 1 1 2
- - 24 _ -2 1 — 17 — 37 — 7 -47
L'ajustement au bout de 10 stimulus reste assez précis, sans
être cependant rigoureux. Nous reviendrons sur ce point (p. 30). MEMOIRES ORIGINAUX 20
Comparons maintenant ces résultats avec ceux obtenus en
situation B', soit avec une séquence d'intervalle 200-600-200-
600 ms, etc.
Le tableau II donne la moyenne des résultats des 3 sujets
(en ms) pour chaque structure et la lre et la 2e frappe.
La figure 3 illustre ces résultats sur le sujet 3 qui était le
plus précis et le moins variable.
4-56789
Structures successives
Les résultats sont très semblables à ceux trouvés en situa
tion B. Les sujets, dès la 3e répétition de la structure, arrivent
à synchroniser leurs frappes avec les stimulus. Là aussi, on note
Un effet de poursuite : la frappe dépasse un peu son but pour P. FRAISSE. — L'ANTICIPATION DE STIMULUS RYTHMIQUES 21
s'équilibrer autour de 0, c'est-à-dire de la simultanéité son-frappe.
Cependant, on peut remarquer sur la figure 3 que la synchron
isation de la lre et de la 2e frappe reste différente, comme en
témoignent les dents de scie. On voit que la lre frappe, qui vient
après un intervalle de 600 ms, est plus anticipée que la 2e qui
vient après un intervalle de 200 ms. Ceci correspond au fait que
le sujet surimpose un rythme propre au rythme donné, ce qui
le conduit à faire des erreurs systématiques par anticipation
ou retard, alors que la consigne requiert la simultanéité.
Le phénomène apparaît clairement si on mesure les inter
valles successifs réalisés par le sujet. Sur la figure 3 b apparaît la
médiane de la durée des intervalles successifs à partir de la
3e structure, c'est-à-dire à partir du moment où il y a synchron
isation. La lecture de ce graphique montre que la structure réa
lisée par le sujet était en moyenne du type 230-570 ms au lieu
de 200-600 ms. Cette différence est due à des erreurs constantes
différentes pour chacune des frappes.
La comparaison des graphiques 3 a et 3 6 montre d'ailleurs
qu'il y a permanence de la structure réalisée par le sujet, alors
qu'entre la structure 3 et 10 il y a déplacement progressif, mais
parallèle, des écarts de synchronisation qui évoluent d'une anti
cipation des deux frappes à leur centrage autour de la valeur 0.
En d'autres termes, les déformations de la structure rythmi
que sont stables, alors que la simultanéité son-frappe s'améliore
dans l'ensemble.
Pourquoi cette déformation se produit-elle ? Nous avons
longuement étudié ce problème autrefois (Fraisse, 1956). Ici,
il faut remarquer que le temps de 200 ms est un peu court pour
permettre un double mouvement aisé. D'autre part, le rapport
entre les temps, qui est de 3, est un peu long. Le sujet réalise une
meilleure forme en allongeant le temps le plus court et en rac
courcissant le temps le plus long.
IL — Comment se rétablit la synchronisation
APRÈS UNE PERTURBATION ?
Cette recherche complète la précédente.
La consigne donnée au sujet étant d'essayer de frapper d'une manière
simultanée en réponse à tous les stimulus, même si l'un d'eux arrive
inopinément, que se passe-t-il si on intercale un stimulus supplément
aire ? Avec quel retard se produira la réponse à ce si on fait
varier sa place à l'intérieur de l'intervalle entre deux frappes cadencées
successives ? Comment le sujet se réadaptéra-t-il à la cadence ? 22 M K MOI RF.S ORIGINAUX
La cadence de base correspond à un intervalle de 800 ms entre
deux stimulus. La cadence est produite par des décharges de condensateur
correspondant au passage d'un balai de cuivre sur des fenêtres taillées
dans une bande isolante recouvrant un cylindre en cuivre de 30 cm
de diamètre entraîné par un moteur synchrone.
Nous avons réalisé cinq bandes différentes à partir de la même
cadence de 800 ms.
Bande B1. — Entre le son N (du 8e au 12e) et le son N + 1, on
intercale un stimulus supplémentaire que nous appellerons N bis et qui
est à 200 ms du stimulus N. Après le 20e stimulus, on introduit syst
ématiquement un nouveau stimulus qui suit le précédent de 200 ms.
A ce moment-là, la cadence simple se transforme en un rythme binaire
avec les intervalles 200-600-200-600 ms, etc.
Bande B2. — Analogue à la bande Bt, mais le son N bis est à 300 ms
du son N et de même après le 20e son, l'introduction du nouveau son
engendre un rythme 300-500-300-500, etc.
Bande B3. — Le son N bis suit le son N avec un intervalle de 400 ms
et de même après le 20e son, l'introduction d'un son intercalaire donne
la cadence : 400-400-400-400, etc., c'est-à-dire une cadence deux fois
plus rapide que la cadence de base.
Bande Bt. — Le décalage est de 500 ms et le rythme produit est
de 500-300-500-300 ms...
Bande Bà. — Le décalage est de 600 ms et le rythme produit est
de 600-200-600-200 ms...
Les conséquences des changements de rythme introduits après
le 20e son seront étudiées sous III.
Le sujet a pour consigne de frapper d'une manière simultanée (autant
que possible) à tous les sons qu'il entend, sans en omettre aucun.
Les 5 bandes sont présentées 30 fois à chaque sujet, dans un ordre
au hasard.
Nous avons utilisé le même enregistreur que dans l'expérience précé
dente, ce qui permet de lire les écarts son-frappe avec une précision de 5 ms.
Le sujet étant bien adapté au rythme de base, on introduit donc
un son N bis décalé de 200 ou 300 ou 400 ou 500 ou 600 ms. Nous avons
mesuré la précision de la synchronisation comme dans la première partie et
nous avons, dans le tableau III, les moyennes algébriques individuelles de
7 sujets, tous collaborateurs du laboratoire et âgés de 20 à 40 ans. Les
moyennes des sujets ont été établies à partir du nombre de séries où ils ont
donné des réponses à tous les stimulus, comme le prescrivait la consigne.
Ce nombre varie de 10 à 30, selon les sujets et les bandes. En effet, les
sujets ont eu, à des degrés divers, de la peine à respecter la consigne.
L'introduction, à un moment variable, d'un son qui rompait la cadence,
les a souvent déroutés. Parfois, il y a eu blocage des réactions, parfois,
après le son N bis, production d'une paire de sons.
Le niveau de la synchronisation atteint avant l'insertion du
son supplémentaire est donné par les résultats à la frappe N.

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