Quelques problèmes récents de la psychophysique de la forme - article ; n°1 ; vol.71, pg 185-208

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L'année psychologique - Année 1971 - Volume 71 - Numéro 1 - Pages 185-208
24 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 : vendredi 1 janvier 1971
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F. Molnar
Quelques problèmes récents de la psychophysique de la forme
In: L'année psychologique. 1971 vol. 71, n°1. pp. 185-208.
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Molnar F. Quelques problèmes récents de la psychophysique de la forme. In: L'année psychologique. 1971 vol. 71, n°1. pp.
185-208.
doi : 10.3406/psy.1971.27730
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1971_num_71_1_27730QUELQUES PROBLÈMES RÉCENTS
DE LA PSYCHOPHYSIQUE DE LA FORME
par François Molnar1
d' Esthétique et des Sciences de l'Art Institut
Depuis la parution de la revue critique de Vurpillot E. (1969)
Vers une psychophysique de la forme, le problème épineux de la percep
tion de la forme n'a pas encore été élucidé. Les théories générales
concernant le mécanisme de la perception visuelle ne manquent pas.
Ces théories considèrent ce mécanisme comme une « boîte noire » et
décrivent son fonctionnement hypothétique par des schémas expli
catifs. Loin de nier l'avantage heuristique de ces schémas, Kolers
(1967) fait remarquer que la plupart d'entre eux restent à un niveau
phénoménal, terrain « terriblement glissant ». Nous avons envie, dit-il,
de mettre quelque chose de plus précis dans les petits triangles du
schéma qu'un vague adjectif descriptif.
La psychophysique de la forme doit, pour commencer, préciser
ce qu'est la forme physique. Or, la forme ne se décrit pas sur une seule
dimension physique comme la brillance, par exemple, mais sur plusieurs.
S'il est déjà bien difficile de caractériser physiquement une forme quel
conque non signifiante, il s'avère presque impossible de le faire pour
une forme « naturelle ». Attneave F. (1967), en accord avec Stevens S. S.
(1951), pense que ce qui caractérise le mieux une forme, c'est qu'elle
résiste à un certain nombre de transformations. On voit mal comment
il serait possible de caractériser visuellement la classe des chaises ou une
seule chaise à travers toutes les transformations produites par la pers
pective. Il faut remarquer qu'en prenant la chaise comme exemple,
Attneave se place sur un terrain difficile. En effet, les formes signifiantes
résistent mieux aux transformations que les formes non signifiantes.
Mais sommes-nous sûrs qu'au cours des diverses transformations que
la chaise peut subir, ce soit la « forme » chaise qui reste constante ?
Ainsi les auteurs s'efforcent de déterminer les formes non signi
fiantes par des paramètres plus ou moins arbitraires. Parmi les variables
qui servent à caractériser la forme physique, le rapport périmètre/
surface (p/s) a été l'un des premiers proposés (Casperson, 1950). Cette
1. Chargé de recherche au C.N.R.S. 186 REVUES CRITIQUES
dimension seule ne suffisait pas, de toute évidence, à définir une forme
plus complexe qu'un cercle ou un triangle. On a été rapidement amené
à introduire d'autres paramètres comme le nombre et la direction des
angles, la convexité, la concavité, etc.
Lorsqu'on a commencé à construire, à partir de matrices, des
formes au hasard, la taille s'est imposée naturellement comme l'une
des caractéristiques de la forme.
CLASSIFICATION DES PARAMÈTRES PHYSIQUES
Le nombre des paramètres se multipliant sans cesse, Attneave
(1957) en utilise 70, et Brown D. R. (1968), 80, cela a poussé les cher
cheurs vers un effort de classification. Parmi les classifications proposées
par Vernon (1966), Gibson (1963), Michels et Zusne (1965), Brown L. T.
(1964), nous retiendrons les deux dernières. Michels et Zusne (1965)
ont classé les divers paramètres proposés par les auteurs en trois caté
gories fonctionnelles :
1) Les paramètres transitifs : ceux dont le changement affecte
soit l'information contenue dans la figure, soit sa structure à tel point
que la figure change de catégorie (nombre des inflexions de contour) ;
2) Les paramètres transpositionnels : ceux qui n'affectent pas l'info
rmation et/ou la structure de la figure mais seulement son image rét
inienne (rotation dans l'espace) ;
3) Les paramètres intransitifs : ceux qui affectent la structure de
la figure et non l'information qu'elle contient (grandeur des angles
d'un triangle).
Quant à Brown L. T. (1964), il a proposé une liste relativement
complète de 99 variables physiques intervenant dans la perception de
la forme. Ces 99 sont groupées en trois classes :
1) Variables de la figure (composant variable) relatives à une forme
unique, particulière, caractérisée par une distribution homogène de la
brillance ou de la texture ;
2) Variables inter fi gur ales [pattern variable) décrivant les relations
entre les éléments constituants (le fond y compris) ;
3)de V arrangement (arrangement variable) relatives aux
différentes règles qui relient les éléments de la forme entre eux.
On pourrait décrire par ces variables toutes les formes, y compris
les formes naturelles, dans un espace de 99 dimensions (R99). Encore
faut-il remarquer que les dimensions temporelles ne figurent pas sur
cette liste.
Il faut cependant considérer la liste de Brown comme une liste
établie suivant des considérations méthodologiques plutôt que pour
les besoins de l'expérimentation. Ce caractère théorique est accentué
par le fait que l'auteur lui-même, en entreprenant des expériences F. MOLNAR 187
après la publication de sa classification, n'utilise que cinq variables
pour caractériser les formes Brown (L. T. et coll., 1966).
Quoi qu'il en soit, c'est parmi les variables de cette liste ou d'une
liste similaire qu'il faut rechercher les que les linguistes
qualifient de pertinentes, c'est-à-dire des variables appartenant à la
fois à la forme physique et à la forme perçue. Or, il semble que le nombre
des critères pertinents soit moins élevé. Dans toutes les expériences
d'Attneave, les formes ont été définies physiquement sur un très grand
nombre de dimensions, mais le nombre des dimensions perçues ne
dépasse guère sept ou huit.
De même les sujets de Bresson et de Vurpillot (1960) qui devaient
reconstituer de mémoire 1 272 figures n'utilisaient qu'un petit nombre
des informations qu'ils avaient à leur disposition.
La préoccupation essentielle des chercheurs est, dans ces conditions,
de trouver dans le percept lui-même des critères physiques qui défi
nissent la forme perçue. Ils sont cependant conscients que la qualité
« forme » attribuée au stimulus est le résultat d'un processus de jugement
et que cette qualité définie en termes physiques ne peut jamais être
parfaite.
L'approche phénoménologique pose des problèmes dès le départ.
Selon Luce (1962), il y a quatre questions que l'on doit se poser face à
un stimulus physique :
1) Est-ce que le stimulus est présent ici ? (seuil absolu) ;
2) Lequel est-ce parmi diverses possibilités ? (reconnaissance) ;
3) Est-ce que ce stimulus-ci diffère de ce stimulus-là ? (discrimination) ;
4) Comment diffère ce stimulus de celui-là ? (mesure).
Face à un stimulus constitué par une forme, on peut difficilement
répondre à la première question sans avoir répondu au préalable à la
seconde. On ne peut pas affirmer la présence d'une forme sans la recon
naître comme telle, c'est-à-dire la reconnaître comme différente d'une
autre.
Il semble que les seules formes sur lesquelles on puisse faire des
expériences soient des formes définies par rapport à quelque chose.
Certes, les gestaltistes affirment l'existence d'une qualité gestalt, mais
ils la mesurent comme plus ou moins « bonne », c'est-à-dire qu'ils la
mesurent par rapport à une autre, plus ou moins bonne, ou encore par
rapport à un fond sur lequel elle se détache. La mesure de cette diffé
rence, et plus généralement la mesure dans la perception de la forme,
pose un autre problème théorique. Lorsque la question de définir un
stimulus sur plusieurs dimensions s'était posée, on avait proposé deux
réponses. Toutes deux affirment qu'on peut décrire le jugement par
un modèle spatial (forme à n dimensions). La question qui se pose alors
est la suivante : quelle est la nature de la fonction qui relie la distance
à la différence perçue sur les multiples dimensions des stimuli ? 188 REVUES CRITIQUES
Dès 1950, Attneave (1950) a proposé que le modèle spatial approprié
soit de nature non euclidienne et que la distance entre deux objets
soit représentée par la somme des différences perçues sur chacune des
dimensions {city-block mesure, distances dans une ville dont le plan est
orthogonal).
Torgerson (1952) croit, au contraire, que l'espace euclidien est
suffisant pour définir la différence dans la perception. Dans ce cas, la
distance spatiale et la perçue entre deux stimuli sont reliées
par le théorème de Pythagore. (Il est vrai que les utilisés par
cet auteur étaient des taches de couleur.)
Les deux modèles sont basés sur des résultats expérimentaux,
obtenus selon deux approches différentes : l'analyse multivariée et la
psychophysique.
Dans le cas de l'analyse multivariée, l'expérimentateur se donne
un modèle spatial adéquat. Il traite donc les données obtenues par des
jugements comme des distances dans l'espace à n dimensions, et il
en « extrait » un nombre suffisant pour reproduire les distances de
départ.
Dans l'approche psychophysique, au contraire, l'expérimentateur
pense connaître les dimensions constituantes de la forme. Il cherche
alors à déterminer quelles sont les règles combinatoires et quel est
le modèle spatial qui décrit le mieux la façon dont les sujets uti
lisent ces dimensions connues pour émettre leur jugement global
(Hyman et Well, 1967).
ORGANISATION ET GROUPEMENT
L'introduction de la théorie de l'information dans la psychologie
a donné un nouvel essor aux projets des gestaltistes de définir la forme
en termes d'organisation. En effet, dans la théorie de l'information,
l'organisation est mesurable ; organisation et redondance sont syno
nymes. Aussi recommence-t-on, de nouveau, à s'interroger sur les
concepts de « bonne forme », ainsi que sur ceux qui en découlent.
Hochberg (1964), Beck (1966), Brower (1967), Goldstein (1962) et bien
d'autres se sont efforcés avec des techniques expérimentales diverses,
souvent supérieures à celles des premiers gestaltistes, de découvrir
les traits caractéristiques responsables de la perception des « bonnes
formes ». Brower (1965) a pu démontrer qu'au moins l'une des lois de la
gestalt, le « but commun », était présente dans la d'un enfant
âgé de moins de seize semaines. Par la suite, Brower (1967) a démontré
l'existence d'une deuxième loi, la loi de la « bonne continuation » chez
les enfants de trente-six jours. Quant aux lois plus générales, Goldstein
(1967) en étudiant, conjointement à l'aide de deux méthodes, compar
aison par paire et discrimination, l'émergence de la forme à partir F. MOLNAR 189
d'un fond, a pu constater le rôle privilégié de la similitude comme l'une
des forces importantes pour la ségrégation fond-forme.
Dans deux études successives, Beck (1966 et 1967) avait étudié,
par différentes méthodes, le processus de regroupement des éléments
discrets qui composent la forme. Pour réaliser cette expérience, il a
utilisé des cartes sur lesquelles des « T » majuscules ont été imprimés
dans un désordre calculé. Sur d'autres planches, les « T » étaient penchés,
c'est-à-dire en italique. On conçoit que les signes typographiques,
distribués au hasard, soient plus ou moins denses, ce qui entraîne
des brillances moyennes différentes d'un endroit à l'autre. Les résultats
montrent que le groupement des éléments discrets s'effectue selon la
brillance et selon la forme des « T », et dans une certaine mesure, selon
l'interaction figure x brillance. Les interactions sujet x figure, sujet
X brillance sont non significatives. Autrement dit, la similitude appar
aît encore comme une force constituante de la forme.
Une expérience particulièrement intéressante dans ce domaine a
été menée par Ross (1967). Il a réussi à démontrer que pour les sujets
une forme doit avoir une organisation interne. 36 figures ont été compos
ées en utilisant toutes les permutations possibles de deux carrés noirs
sur une matrice 3x3 = 9 cases. Ces figures ont été présentées par
paires. On a expliqué aux sujets que l'un des deux stimuli était « composé »
et l'autre dû au hasard. Les sujets devaient choisir, parmi les stimuli,
ceux qui étaient dûs au hasard. Ils étaient, par conséquent, astreints à
chercher les caractéristiques de la forme en même temps que la forme
elle-même. Les résultats montrent que la symétrie est un facteur déter
minant de la perception d'une forme. Les stimuli le moins souvent
jugés comme étant dûs au hasard sont symétriques par rapport aux
quatre axes, alors que les stimuli qui sont le plus souvent attribués au
hasard sont ceux qui n'ont aucun axe de symétrie.
Sans doute moins inspirées par la théorie de la gestalt que celles
que nous venons de citer, il faut encore mentionner deux autres séries
d'expériences.
Bresson et Vurpillot (1960) ont demandé aux sujets de reconstituer
de mémoire 1 272 figures, groupées en trois familles. Les erreurs dénomb
rées ont permis de mettre en évidence l'existence de formes faciles
et de formes prégnantes. En effet, ils ont montré que certaines formes
fonctionnent comme pôle d'attraction pour d'autres formes.
Garner (1966), à son tour, a demandé de classer en deux groupes des
figures composées de deux points noirs. Les variables qui semblaient
déterminer ce classement étaient : 1) Les distances entre les points
(50 %) ; 2) L'orientation des points (40 %) ; 3) La position des
(10 %). Cette expérience débouche d'ailleurs sur l'étude d'un autre
type de variable (Handel et coll., 1966 ; Clément et coll., 1967), à
savoir l'incertitude de la forme dans une série. Mais nous ne nous inté
ressons pas ici à l'étude de cette variable. 190 REVUES CRITIQUES
ANALYSES MULTIVARIÊES
Le principe des expériences entreprises dans ce domaine est le
suivant : on présente aux sujets un certain nombre de formes non
signifiantes (random pattern) dont l'expérimentateur connaît les
caractéristiques physiques. Les sujets doivent comparer le stimulus
soit avec un stimulus standard et dire s'ils sont identiques ou différents,
soit émettre un jugement quant à la ressemblance, la complexité ou
d'autres qualifications envisagées. Les résultats des diverses analyses
multivariées permettent de démontrer quelles sont la ou les variables
qui interviennent dans l'établissement du jugement.
Forsyth et Brown (1967) ont construit des figures caractérisées
par trois variables physiques (trois dimensions), choisies parmi un très
grand nombre d'autres variables. Ces trois variables étaient les suivantes :
1) Le tassement (compactness) défini par la mesure de dispersion
autour du centre de la figure ; 2) L'éclatement (jaggedness), défini
par la variabilité de la grandeur des angles ; 3) La symétrie. Les planches
étaient présentées dans deux des canaux d'un tachistoscope. La tâche
des sujets était une tâche d'identification (fig. 1).
Kl
a expériences perçue dimensions a) le concerne ne été jaggedness Les Tassement peut beaucoup auteurs était résultats la pas Fig. antérieures dimension étudiées. le est démontrer (compactness) expliquèrent 1. tassement utilisée. de une — ■ l'expérience Quelques dimension Ceci « (Goldstein De éclatement expérimentalement (compactness), est ; ce même b) formes fait particulièrement forte. Eclatement montrent et dans par » Andrews, fortement (jaggedness). la l'expérience différence significative que (jaggedness) l'effet saturées 1962), la frappant de variable En de des consigne cette à effet, Brown en p ; deux <C c) : en dimension la dans 0,05. symétrie donnée ce (1966), mieux autres des qui On F. MOLNAR 191
aux sujets. En effet, on n'utilise pas les mêmes dimensions dans l'iden
tification et dans le jugement de la complexité. L'analyse statistique
utilisée dans cette expérience était l'analyse de la variance. On a employé
cette analyse avec succès dans de nombreuses expériences portant sur
les divers attributs de la forme, telles la complexité ou la simplicité
jugées (Attneave, 1957, 1960; Arnoult, 1960; Berlyne, 1960, 1966),
la discriminabilité (Michels et coll., 1962), etc.
L'analyse multivariée le plus souvent utilisée est cependant l'analyse
factorielle. Bien que des résultats, relativement satisfaisants, aient été
obtenus par diverses analyses factorielles classiques, cette méthode
pose une question théorique difficile, déjà soulevée à propos de la
conception euclidienne de l'espace psychique.
Considérons la distance qui sépare deux stimuli définis respect
ivement sur deux échelles psychologiques. Cette distance peut changer
si l'on modifie soit l'une, soit l'autre de ces dimensions, soit les deux à
la fois. Il faut donc une règle supplémentaire qui spécifie exactement
quelle est la combinaison que va produire une différence globale
déterminée.
Shepard (1964) suggère de définir un contours « d'isosimilarité ».
Déterminer la forme de ce contour devient alors une question capitale.
L'hypothèse que l'espace psychique est euclidien laisse supposer que
le contour d'isosimilarité est une forme elliptique.
L'auteur a entrepris une série d'expériences afin de décrire la nature
de cet espace métrique.
L'expérience, bien connue à présent, consistait à présenter aux
sujets des stimuli variant sur deux et seulement deux dimensions
physiques. Les stimuli étaient huit cercles avec leurs rayons dessinés.
La grandeur des cercles et l'angle des rayons par rapport à l'axe hori
zontal variaient indépendamment. Représentés dans un plan avec pour
abscisse, le diamètre du cercle et pour ordonnée, l'angle d'inclinaison
du rayon, ces huit stimuli sont les sommets d'un octogone régulier.
La tâche des sujets était une tâche d'apprentissage (fig. 2).
L'analyse statistique des confusions a montré une relation étroite
entre la différence perçue et la distance. Pour certains stimuli reliés
par un vecteur (x, y) la distance psychologique est supérieure à la
valeur de ■y x2 + 2/2 que donnerait le théorème de Pythagore. L'auteur
penche pour un espace non euclidien de type Minkowski. Cependant,
un espace euclidien est suffisant dans certains cas.
En effet, dans l'expérience, les deux caractéristiques de la forme
étaient nettement visibles. Il se pourrait que certains sujets aient
réagi à la grandeur des cercles, d'autres à l'inclinaison des rayons
ou bien qu'un même sujet ait porté son attention, tantôt sur l'une,
tantôt sur l'autre des deux dimensions. Les résultats de cette expérience
ont été recalculés et réinterprétés par Benzécri (1966) qui a réussi à en
extraire trois facteurs significatifs. (Rappelons qu'il n'y avait que deux REVUES CRITIQUES 192
dimensions physiques.) L'explication psychologique que fournit l'auteur
pour cette structure, en tenant compte des résultats de l'expérience de
Richard et Rouanet (1968) est que pour les sujets, la dimension angul
aire des deux directions privilégiées horizontale et verticale n'est pas
homogène. Il semble que l'attention des sujets se porte surtout sur la
partie supérieure du cercle.
Une expérience, dans laquelle les deux variables qui intervenaient
n'étaient pas visibles par les sujets, a été publiée par un autre membre
du laboratoire Bell, Julesz (1964).
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thèse fondamentale de Shepard et Kruskal est que la similitude et la
distance sont reliées d'une façon monotone. La déviation de la « monot
onie » est mesurée par une quantité mathématique nommée stress. La F. MOLNAR 193
meilleure projection est celle qui donne le minimum de stress avec le
minimum de dimensions. Le nombre de dimensions de l'espace est capit
al. En fait on peut toujours placer n points dans un espace à (n — 2)
dimensions avec un stress = 0. Mais ce n'est pas toujours possible si
nous voulons placer n points dans un espace de (n — 3) dimensions.
Les résultats de l'expérience de Julesz s'inscrivent dans une confi
guration telle, qu'il est possible d'en extraire trois facteurs. Le phé
nomène étudié se décrit dans un espace à trois dimensions, (R8), avec
un stress de 4 %. Le premier de ces trois facteurs peut être identifié
comme une dimension forte due à la différence de brillance ; le second une due à l'orientation des surfaces noires à l'inté-
Fig. 3. — Représentation en trois dimensions
des matrices de base utilisées dans les stimuli de Julesz
rieur des matrices 2 x 2 ; le troisième comme une dimension due à la
force de connexion. La projection des résultats sur deux axes était
possible avec 9 % de stress, ce qui semble encore acceptable. La projec
tion sur un seul axe donne 16 % de stress ce qui indique qu'une dimens
ion importante a été omise (fig. 3).
Ces considérations méthodologiques sont, sans aucun doute, du plus
grand intérêt pour l'avenir de la psychophysique de la forme. Mais
les résultats n'apportent pas des informations suffisantes pour per
mettre de définir les traits caractéristiques de la forme.
L'expérience de Behrman B. W. et Brown D. R. (1968) semble
plus proche de nos préoccupations immédiates bien que traitant elle
aussi de problèmes méthodologiques. Ces auteurs ont analysé le pro
blème de la forme à partir d'un plus grand nombre de variables. Ils
ont choisi, parmi un grand nombre de figures construites selon la
première méthode d'Attneave et Arnoult (1956), 16 polygones à quatre
côtés. Les 80 dimensions physiques initiales, linéairement indépendantes,
ont été réduites à 5 par une première analyse factorielle. Aux trois
dimensions définies par Forsyth et Brown (1967), dont nous avons
A. PSYCHOL. 71 7

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