Le mécanisme d'apparition des couleurs subjectives de Fechner-Benham - article ; n°1 ; vol.23, pg 1-49

De
Publié par

L'année psychologique - Année 1922 - Volume 23 - Numéro 1 - Pages 1-49
49 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 : dimanche 1 janvier 1922
Lecture(s) : 24
Nombre de pages : 50
Voir plus Voir moins

I. Henri Piéron
I. Le mécanisme d'apparition des couleurs subjectives de
Fechner-Benham
In: L'année psychologique. 1922 vol. 23. pp. 1-49.
Citer ce document / Cite this document :
Henri Piéron I. I. Le mécanisme d'apparition des couleurs subjectives de Fechner-Benham. In: L'année psychologique. 1922
vol. 23. pp. 1-49.
doi : 10.3406/psy.1922.29744
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1922_num_23_1_29744PSYCHOLOGIQUE L'ANNÉE
TOME XXIII
MÉMOIRES ORIGINAUX
i
LE MÉCANISME D'APPARITION DES COULEURS
SUBJECTIVES DE FECHNER BENHAM
Par Henri Piéron.
INTRODUCTION
Au cours de mes recherches sur les lois du temps des sensat
ions, ayant abordé l'étude de la persistance des impressions
rétiniennes et des phénomènes de fusion des suc
cessives, mon attention fut attirée sur le phénomène bien
connu des colorations subjectives que prennent les anneaux
noirs dans le « toton de Benham ». Interrogeant les principaux
traités, je constatai que le phénomène n'avait pas encore
trouvé d'explication satisfaisante.
« The colours obtained probably have an origin similar to
that of Fechner's colours and the coloured warning of the posi
tive after image » 1, dit Myers.
S'il est évident que les couleurs subjectives de Benham sont
identiques à celles de Fechner, découvertes en 1838, et étudiées
comme « couleurs de Fechner » par plusieurs auteurs allemands,
l'explication par simple assimilation aux colorations affectant
une image positive au cours de son évanouissement n'apparaît
1. C. S. Myers, A Text-Book of ■ experimental PsyçhjJa&Ll909, Exp. 73,
p. 363.
l'année psychologique, xxrn. 2 MEMOIRES ORIGINAUX
pas immédiatement comme satisfaisante. C'est de ce « farbige
Abklingen » que Wundt pourtant s'était contenté de rapprocher
déjà le « farbiges Flimmern », le papillotement coloré ce
Fechner 1. Von Kries, dans le traité de Nagel, exposant, d'après
les recherches de Bidwell sur le phénomène de Benham, la
« Farben-induktion durch weisses Licht », montre son intérêt,
mais le déclare « nicht erklärbar » *.
Enfin, Parsons, rappelant les observations de Helmholtz
sur les franges colorées des disques tournants, à secteurs noirs
et blancs, signale les observations de Fechner, et fait remarquer
que c'est dans le toton de Benham que le phénomène peut être
le plus aisément observé. « It is probable, ajoute-t-il, that suc
cessive induction plays a prominent part in these phenomena,
and they are clearly of great importance in the theory of co
lour vision » 8.
Ainsi l'importance du phénomène est bien comprise ; mais on
rattache toujours celui-ci aux colorations des images consécut
ives., sans montrer le moins du monde comment les faits ob
servés pourraient être réellement expliqués.
Or, essayant d'en rendre compte, en faisant appel aux modif
ications chromatiques des images consécutives, je ne pus que
constater qu'on se heurtait à des impossibilités flagrantes. Mais
les faits connus sur l'évolution des sensations dans le temps,
mes propres recherches à det égard, me conduisirent à une
hypothèse vraisemblable. Sans m'attarder à rechercher les
résultats des travaux relatifs aux couleurs subjectives de
Fechner-Benham, je tentai immédiatement de vérifier une
conséquence de cette hyjpothèse, et je constatai avec satisfac
tion que la vérification était complète. Je poursuivis les re-,
cherches, et parvins à préciser les conditions d'apparition des
couleurs subjectives. Me reportant alors à la littérature, je
m'aperçus que certains des faits auxquels je m'attendais,
avaient été déjà observés, mais sans les déterminations numér
iques que mon appareillage m'avait permis d'établir, et je pus
vérifier qu'aucune hypothèse satisfaisante n'avait jamais encore
été émise.
Après un bref exposé des faits déjà connus et des essais d'ex
plication, le problème sera formulé tel qu'il s'est posé «t les
résultats de mes propres recherches seront relatés avant la des
cription du mécanisme de production, sous ses divers aspects,
du phénomène de Fechner-Benham.
L. W. Wundt,, Grundzüge der physiologischen Psychologie, 5e éd., t. II,
1902, p. 192.
2. Handbuch der Physiologie, de Nagel, t. III, 1905, p. 245-246.
3. S. H. Parsows, An Introduction to the Study erf Colour Vision, 1915,
p. 93-94. ffl. PIÉRO.N. LE MÉCANISME DES COULEURS DE FECHNER-BENHAM 3
I. — HISTORIQUE
Dans un article des Annales de Poggendorf, en 1838 x, Fech-
ner raconte qu'ayant préparé un disque pour la détermination
d'anneaux gris gradués, en réalisant une spirale d'Archimède,
avec, pour chaque anneau, une proportion régulièrement dé
croissante du secteur noir par rapport au secteur blanc, en
allant du centre à la périphérie (anneau noir central et blanc
périphérique), et ayant fait tourner ce disque, il constata, tout
à fait par hasard, qu'au lieu de voir des anneaux gris, il voyait
des anneaux colorés et dont la couleur changeait avec la vitesse
de rotation (Voir figure 1). Il s'étonne que Talbot, qui avait
fait tourner des disques
analogues, n'ait pas r
emarqué ces couleurs sub
jectives, qui sont d'ailleurs
perçues inégalement vives
parles observateurs, comme
il put le constater en mont
rant le phénomène à di
verses personnes.
Avec une rotation assez
lente, il nota que l'ordre
des couleurs subjectives se
renversait avec le sens de
rotation, passant du bleu Di~
vert au jaune rouge. Fig. 1#. _ de Fechner.
Ainsi, alors que normal
ement, en faisant tourner un disque porteur des diverses
couleurs du spectre, on obtient du blanc ou du gris, voici
que le phénomène inverse se rencontre de façon inattendue,
« ein Phänomen, dit-il, noch nicht wahrgenommen, was ge-
wissermassen die Umkehrung des vorigen ist ».
Peu d'auteurs songèrent à élucider le mécanisme de ce pro
cessus. Exner lui consacra quelques remarques, en le rappro
chant d'autres apparences subjectives, mais sans l'étudier
systématiquement, ni tenter, à vrai dire, une interprétation 2.
Si la description par Fechner du phénomène des couleurs
subjectives passa à peu près inaperçue, en revanche la présent
ation, sous forme commerciale, du toton réalisant un spectre
1. G. T. Fechner, Ueber eine Scheibe zur Erzeugung subjektiver Farben.
Poggendorfs Annalen, XLV (2e série, XV), 1838, p. 227-232.
2. S. Exner, Bemerkungen über intermittirende Netzhautreizung.
Pflüger's Archiv, 1870, III, p. 214-240 (p. 230-232). MEMOIRES ORIGINAUX 4
artificiel, de 1' « artificial spectrum top », par Benham, à la fim
de 1894, excita un très vif intérêt. Gela tenait à ce que, d'une
part, les couleurs subjectives obtenues étaient beaucoup plus
vives, plus frappantes que sur le disque de Fechner, et, d'autre
part, que la disposition du toton, mis entre toutes les mains,
permettait de percevoir le phénomène sans dispositif tech
nique, loin des laboratoires et des appareils de rotation com
pliquée
Dès que le journal anglais, Nature, signala dans ses informa
tions la vente,par la maison Newton and
C°, du toton de Benham qui fournissait
« an interesting phenomenon to stu
dents of physiological Optics » \ les.
couleurs des anneaux voyant leur ordre*
se renverser avec le sens de rotation du
toton, ajoutant que «the cause of these
appearances does not appear to have
been exactly worked out », nombre de
curieux, de physiciens, de physiologis- Fis 2 — Toton de
Benham te3' étudièrent le phénomène,
vrant ainsi les couleurs subjectives de*
Fechner 2. Et, dans les informations, dans la correspondance
du journal, on trouve des documents fort intéressants.
A la Philosophical Society de Cambridge, du 26 novembre
1894, le prof. G. D. Liveing présenta le toton de Benham et
déclara que l'explication devait être cherchée dans le fait
connu que l'impression produite par un objet lumineux sur la
rétine persistait un temps différent pour les différentes cou
leurs, en admettant, toutefois, ce qui n'était pas encore vérifié,
çue la rapidité avec laquelle l'œil perçoit les couleurs est plus
grande à une extrémité du spectre qu'à l'autre. L'explication
de la couleur bleue vue quand le blanc est suivi par du noir,
serait fondée sur une persistance plus prolongée du bleu sur la
rétine, et celle du rouge, vu quand le blanc succède au noir,
sur la plus grande rapidité avec laquelle l'œil perçoit la lumière
rouge. Pour une vitesse assez grande de rotation, les impres-
1. The Nature, 29 novembre 1894, t. LI, p. 113. Le toton comportait un
cercle de carton de 10 cm. 8 de diamètre monté sur une épingle, avec un
demi disque noir, et un demi disque blanc sur lequel étaient marqués, en
traits de 1 millimètre d'épaisseur, quatre groupes de 3 lignes noires formant
des arcs concentriques de 45°, à distances croissantes du centre (voir la
figure).
2. Des figures du toton de Benham publiées dans des revues scientifiques et
dans des magazines vulgarisèrent très vite la disposition adoptée et la ren
dirent classique. (Cf. exemple, l'Engineering du 22 mars 1895, le Scientific
American du 18 mai, la Science de juillet 1895, etc.). PIÉRON. LE MÉCANISME DES COULEURS DE FECHNER-BENHAM H.
sions se superposent, et le mélange des couleurs donne une
teinte grise \
Bientôt, dans une lettre 2, W. de W. Abney, bien connu pour
ses importantes recherches d'optique physiologique, relate ses
observations faites en lumière blanche et en lumières mono-
chromatiques, notant que les couleurs vues sur les anneaux ne
sont pas pures, mais très mélangées de blanc (c'est-à-dire peu
saturées), que l'accélération de la rotation déplace les couleurs,
le violet étant vu en dernier, et signalant là enfin un moyen
d'aborder le problème de la vision des couleurs, moyen auquel
il renonça vite, car, dans son œuvre, il ne fonda rien sur l'étude
systématique du phénomène.
Voici, pour lés quatre anneaux du toton, avec sens constant
de rotation, les couleurs obtenues par Abney suivant la nature
de l'éclairage :
II III IV Anneaux I
Lumière blanche : cramoisi vert olive gris violacé violet sombre
rouge orangé rouge orangé orange foncé : bleu indigo
(mélange de
radiations rouges
et verte«)
Lumière blanche : bleu céleste vert de sauge vert de sauge noir bleuâtre
(mélange de
radiations jaunes
et bleues)
Lumière rouge : rouge rouge clair vert olive très vert olive
clair sombre verte : vert bleuâtre vert bleuâtre très noir vermeil
Lumière bleue : de gazon de gazon clair violette : violet clair violet clair violet sombre
un peu rouge
Dans les observations de J. M. Finnegan et B. Moore, se
trouvent discutées les explications de Liveing, et de Benham
lui-même.
Pour Benham, il s'agirait d'une suppression, du fait des
anneaux noirs sur le fond blanc, d'un certain pourcentage des
vibrations de l'éther reçues par la rétine, d'où une modifica
tion de la couleur apparente. Cette suppression serait toujours
la même, proportionnellement, quelle que soit la vitesse de
rotation. Or, les couleurs changent avec cette vitesse de rota
tion : Si l'on envisage le secteur proche du centre formé de
trois lignes, et engendrant par rotation un triple anneau continu,
on remarquera, disent Finnegan et Moore, qu'il revêt, pour une
certaine vitesse, une couleur d'un rouge-sang clair, puis d'un
vert-vif, puis blanche, enfin violette, pour repasser par les mêmes
couleurs en sens inverse quand la vitesse se ralentit.
4. Cf. Nature, 13 décembre 1894, LI, p. 167.
2. Ibid., 24 janvier 1895, p. 292-293. 6 MEMOIRES ORIGINAUX
D'autre part, l'hypothèse de Liveing, qui expliquerait le
rouge et le bleu des secteurs extrêmes, ne rend aucunement
compte, à leurs yeux, du vert intermédiaire 1. Cette note cr
itique intéressante ne s'accompagnait, toutefois, d'aucun essai
positif d'interprétation.
Le travail le plus important suscité par le toton de Benham,
fut celui de Sh. Bidwell x, qui, montant le disque de toton sur
un axe horizontal mû par un moteur électrique, s'efforça d'étu
dier les conditions d'apparition des phénomènes. Il nota que
les couleurs étaient obtenues le plus nettement avec une lampe
de 16 bougies placée à 15 centimètres en faisant tourner le
disque à raison de 5 tours à la seconde. Dans ces conditions
l'anneau, correspondant au premier groupe de lignes apparu
avec le secteur blanc succédant au secteur noir, était rouge
clair, le second brun rosé, le troisième vert-olive dilué, le qua
trième bleu-noir. Le dernier anneau apparaissait à certaines
personnes bleu-vert ; c'était pour les teintes intermédiaires
qu'il y avait le plus d'hésitation.
Employant des lignes plus épaisses, il remarqua que les cou
leurs n'apparaissaient que sur les bords des anneaux, l'inté
rieur étant gris ou noir.
Avec un disque comportant une ouverture dans la moitié
blanche, et découvrant une surface blanche avec des lignes
noires (traits, lettres, etc.), on pouvait obtenir une coloration
subjective de ces traits comme sur le toton de Benham, colo
ration dont la nature dépendait de la place de l'ouverture sur
le demi-disque blanc.
Les expériences faites par Bidwell pour trouver l'explica
tion du phénomène, concernèrent d'autres procédés permet
tant de susciter des colorations subjectives et ne firent, en réal
ité, que reprendre les expériences anciennes de Helmholtz
bous de nouvelles formes.
Ne pouvant expliquer, ni les couleurs intermédiaires, ni les
modifications qui tiennent aux variations de la vitesse de rota
tion, il montra que lorsqu'on fait apparaître des éclairs lumi
neux alternativement derrière et devant une fenêtre portant
une mince strie opaque, cette strie est perçue comme rouge ou
comme bleue, suivant le sens des alternances (rouge quand on
voit d'abord la strie sombre et claire ensuite, bleue on la claire d'abord, puis sombre, au moyen d'un commutateur
tournant), et en tira l'explication des couleurs rouge et bleue
1. Nature, ibid., p. 293.
2, Shelford Bidwell, On subjective colour phenomena, attending sud
den changes of illumination. Proceedings of Royal Society of London, 1896,
LX, p. 368-377. — On the negative after images following brief retinal
excitation, Ibid., 1897, LXI, p. 268-»271. PIERO.N. LE MECANISME DES COULEURS DE FECHISER-BE.NHA.U 7 H.
du toton : le rouge serait dû à une action sympathique sur les
fibres rétiniennes du rouge par changement brusque de lumi
nosité ; le bleu-vert ne serait que la complémentaire négative
du rouge, susceptible, sous certaines conditions, à cause d'une
persistance plus longue, de masquer même la couleur primitive.
Une telle interprétation, de mécanisme absolument hypot
hétique, et incapable de rendre compte même de tous les faits,
ne pouvait pas être considérée comme scientifiquement utili
sable. De fait, si Bidwell est partout cité, son hypothèse n'a
pas été relevée. Mais une hypothèse toute différente était
émise à la même époque par Charles Henry l, qui invoquait des
mouvements oculaires.
Il montrait que si l'on reproduisait le disque de Benham en
renversant la symétrie, et si l'on faisait tourner dans le même
sens les deux totons, Tordre des couleurs était inverse sur les
deux disques, et qu'en les faisant tourner en sens contraire, on
obtenait les couleurs dans le même ordre sur l'un et l'autre.
[Notons tout de suite que cette apparente découverte recou
vrait une tautologie : du moment que l'anneau rouge est en
gendré par les lignes d'are qui se présentent les premières avec
le secteur blanc à la suite du secteur noir, et est ainsi l'anneau
externe ou l'anneau interne suivant le sens de rotation, en ren
versant la symétrie du disque, comme son image dans un mi
roir permet de le faire, on renverse l'ordre des secteurs, ce qui
équivaut à un renversement du sens de rotation !]
Le phénomène, dès lors, serait exprimé par la loi suivante :
« Quand les disques A et B tournent dans un sens contraire au
sens normal du mouvement oculaire, on voit rouge à la péri
phérie, "bleu au centre ; quand les sens sont conformes, on voit
bleu à la périphérie, rouge au centre. » Et le mécanisme serait
le suivant : l'arc qui est vu par la fovea est rouge par impres
sion consécutive, celui qui est vu par la périphérie de l'œil est
bleu ; or, si le mouvement du disque est favorable au déplace
ment de l'œil, la fovea va fixer le centre ; si ce mouvement est
inverse, la fovea se fixant d'abord à la périphérie, le de l'œil est combattu par la rotation du disque et l'œil
immobile continue de fixer la périphérie. Dès lors, la vitesse
optima étant constante pour chaque sujet et largement indé
pendante de l'intensité lumineuse, il est possible, pour Charles
Henry, d'utiliser le toton pour la tachymétrie et l'étude
des différences individuelles dans la motricité oculaire et la
sensibilité fovéale.
Ainsi, après avoir accumulé les hypothèses gratuites (sur les
1. Charles Henry, Applications à la tachymétrie et à l'ophtalmologie
d'un mode de production, jusqu'ici inexpliqué, de la couleur. C. R. Ac. des
Sciences, 1896, t. CXXII, p. 406-408.
2 5 A 8 MÉMOIRES OK1GINAUX
mouvements de l'œil, sur la double coloration des images con
sécutives suivant la région rétinienne, etc.), sans apporter un
seul fait en leur faveur, sans rendre compte d'ailleurs des par
ticularités du phénomène (des couleurs des anneaux interméd
iaires en particulier), l'auteur en dégage immédiatement les
plus belles possibilités d'application, commettant d'ailleurs
des erreurs invraisemblables, telles que celle qui consiste à
affirmer l'indépendance des couleurs subjectives vis-à-vis de la
grandeur de l'éclairement ! On croit rêver en lisant une telle
note dans les comptes-rendus de l'Académie des Sciences. Une
expérience toute simple permettait d'ailleurs de contrôler
immédiatement l'hypothèse fondamentale ; elle consistait à
Fig. 3. — Dispositif pour l'obtention des anneaux de Benham par rotation
d'un cylindre (autour duquel cette bande est enroulée).
utiliser, au lieu du disque, un cylindre tournant ayant sa surface
mi-blanche et mi-noire et des traits parallèles sur la zone
blanche plus ou moins écartés de la surface noire : on obtient
ainsi, en effet, les mêmes couleurs subjectives que celles du toton
de Benham, la couleur rouge caractérisant toujours les traits
apparus les premiers avec la zone blanche après la zone noire.
Il n'y a plus ici de centre ni de périphérie dans un mouvement
tournant ; il y a pour l'œil simple mouvement de translation.
Mais une réfutation expérimentale était vraiment superflue *.
1. J'ai été conduit à utiliser ce dispositif pour étudier plus facilement cer
taines particularités des couleurs subjectives. Il a été employé, pour réfuter
Charles Henry, par Raphael Dubois, qui déclare que l'explication donnée
ne saurait être exacte, car (p. 798), « au lieu d'un disque plat, affirme-t-il,
j'ai pu obtenir les mêmes résultats avec un cylindre tournant autour de
son axe » (R. Dubois, Recherches expérimentales sur le rôle de la contrac-
tilité dans les mécanismes sensoriels chez les mollusques. Journal de Psy
chologie, XVII, 9, 15 novembre 1920, p. 787-805). Déjà, en 1907, Doniselli,
dont nous relatons plus loin les importantes recherches, avait fait, dans le
même but, cette expérience de la rotation du cylindre. H. PIÉRON. LE MÉCANISME DES COULECRS DE FECHNER-BENHAM 9
Sherrington, avec prudence, s'est abstenu de tout essai
d'explication du phénomène, quand il l'a rencontré au cours de
ses belles expériences sur les phénomènes de contraste. Mont
rant qu'un trait noir est plus noir quand il suit que quand il
précède l'impression plus ou moins prolongée par un secteur
blanc, et inversement pour un trait blanc rendu plus blanc
(indentations noires ou blanches des secteurs hétérogènes) en
fondant son évaluation sur les fréquences critiques de fusion, il
examine les bandes en arc du type de Benham et note, à côté
des modifications de clarté, les couleurs subjectives (rouge,
chocolat, mauve, etc.), nettes à une vitesse de 18 tours à la
seconde, dans ses conditions d'expérience, disparaissant pour
les grandes vitesses de rotation \ Mais il ne s'est pas attaché
davantage à l'étude de ce phénomène, accessoirement apparu
au cours de son étude du contraste.
C'est, à coup sûr, le travail de Doniselli 2, peu connu et dont
l'existence ne me fut à moi-même que très tardivement révélée,
qui apporte les faits les mieux étudiés et les plus significatifs ; soit"
aussi est-il surprenant que cet auteur se complètement
égaré dans l'hypothèse.
Doniselli a cherché à étudier systématiquement l'influence
de la vitesse sur la coloration des différents anneaux, et il a eu
l'idée de changer la grandeur des secteurs noirs et blancs, mais
sans en faire un moyen d'analyse du phénomène. Il a noté l'ac
tion de l'intensité de l'éclairement, et remarqué l'influence
qu'avait cette intensité sur les couleurs apparues pour une
vitesse donnée de rotation.
Voici les importants résultats de ces recherches concernant
la coloration apparente (vérifiée par plusieurs observateurs)
des quatre groupes d'anneaux (le premier étant toujours celui
qui suit immédiatement la disparition du secteur noir), pour
sept vitesses de rotation :
Pleine lumière (du jour)
Anneaux: I II III IV
Vitesses
(tours à la
seconde)
2 vert jaune bleu violet verdâtre noir azuré vert olive verdâtre 3-4 jaune vert
5 azuré-verd. azuré-verdâtre vert olivâtre
7 jaune métal. vert bleu indigo bleu
indigo- violet bleu peu saturé 9 orangé vert-jaune
vert 12 rouge orangé jaune bleu
orangé jaune vert 15-17 rougeàtre
1. C. S. Sherrington, On reciprocal action in the netina as studied by
means of some rotating discs. Journal of Physiology, 1897, XXI, p. 33-54.
2. Casimiro Doniselli, Sui fenomeni d'induzione cromatica da luce
bianca e sulla natura dei processi consecutivi. Archwio di Fisiologia, 1907,
IV, p. 561-593,

Soyez le premier à déposer un commentaire !

17/1000 caractères maximum.