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Posté par Adrien le Mardi 27/03/2012 à 00:00
L'effet de la brillance dans les illusions d'optique

Figure 1: Illusion de White
Difficile à croire, mais toutes les sections grises des bandes de la figure 1 sont de la même couleur, tant dans la colonne de gauche que dans celle de droite. Même chose pour les deux lunes de la figure 2, où l'illusion est encore plus déconcertante: alors qu'on a l'impression que la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de...) de gauche est totalement blanche et celle de droite totalement noire, elles sont en réalité pareilles et comportent toutes les deux des zones blanches et des zones noires.

Ce genre d'illusion est dû au fait que, même si les objets sont physiquement identiques, l'interprétation de leurs propriétés peut varier en fonction de la brillance de leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...). Mais les spécialistes de la perception visuelle ne s'entendent pas sur les mécanismes perceptuels à la base de ces illusions.

Dans le cas de la figure 1, connue sous le nom d'illusion de White (du nom de son concepteur (Un concepteur est une personne qui imagine et réalise quelque chose. Ce mot vient du verbe concevoir.), Michael White), la principale explication repose sur un phénomène d'occlusion et veut que notre cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le...) regroupe les bandes grises avec celles qui paraissent être à la même profondeur, c'est-à-dire avec les portions noires pour ce qui est de la partie gauche de la figure et avec les portions blanches pour la partie droite. D'où la perception de deux gris d'intensité différente.


Figure 2: Illusion d'Anderson et Winawer
«Notre cerveau doit continuellement procéder à des analyses de ce genre pour déterminer quel objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) est devant l'autre - comme lorsqu'on voit une branche partiellement cachée par des feuilles - en évaluant la luminosité du contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de l'analyse...) et la brillance des objets», souligne Frédéric Poirier, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...) postdoctoral à l'École d'optométrie de l'Université de Montréal. Dans une illusion comme celle de White, notre cerveau va chercher l'information à la jonction (La Jonction est un quartier de la ville de Genève (Suisse), son nom familier est "la Jonquille") des bandes de teinte différente, ce qui est appelé effet de la jonction en T.

Mais selon le chercheur, un tel processus ne serait pas en cause dans la figure 2, créée par Barton Anderson et Jonathan Winawer pour évaluer, en contexte plus réaliste comme dans le cas d'une occlusion par un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature,...), l'effet de la texture d'une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) sur notre perception de la brillance d'un objet (les auteurs de cette expérience ont utilisé une figure animée où le nuage était en mouvement).


Frédéric Poirier
«Cette expérience montre que, en contexte de transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière. Cette notion dépend de la longueur d'onde de la lumière : ainsi, le...), nous décomposons une image en couches successives de profondeur et ce découpage influe sur notre perception de la luminance (En physique, la luminance est l'intensité d'une source de lumière visible dans une direction donnée, divisée par l'aire apparente de cette...)», précise-t-il.

Nous déduisons en fait la brillance des lunes partiellement masquées à partir des zones qui présentent le plus haut contraste avec leur environnement. Lorsqu'une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans...) est ambigüe et que deux solutions sont possibles, notre cerveau retient les deux solutions de façon alternative comme dans le cas du cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un...) transparent dont le devant apparait orienté tantôt vers le haut, tantôt vers le bas (figure 3).

Deux mécanismes à l'oeuvre


Figure 4a
Frédéric Poirier a repris l'expérience d'Anderson et Winawer mais en la complexifiant considérablement pour faire intervenir 90 variantes de texture, de teinte et d'occlusion qui font ressortir au moins deux stratégies de perception. Les variantes les plus démonstratives de cette expérience sont présentées dans les figures 4a et 4b.

Dans la figure 4a, l'illusion est conforme à ce à quoi on doit s'attendre dans les cas d'occlusion opaque où l'effet de la jonction en T se fait sentir: du côté gauche de cette figure, le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) du haut, composé d'un demi-cercle noir et d'un demi-cercle blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où l'image que l'on en donne parfois :...), est jugé plus foncé que celui du bas, qui est pourtant physiquement identique à celui du haut. Du côté droit, c'est l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un...) qui se produit: le disque du haut nous apparait plus clair que celui du bas, bien que les deux disques soient semblables en tous points.


Figure 4b
Deux expériences ont été menées avec ce même stimulus et ont donné les mêmes résultats, les participants percevant tous qu'il y avait une inversion. Cette inversion est conforme à l'effet de la jonction en T», affirme Frédéric Poirier.

Les mêmes conditions sont reproduites dans la figure 4b mais en recourant cette fois à une occlusion par un nuage en mouvement. Dans la partie gauche de la figure, le cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette distance est appelée rayon du cercle. Celui-ci étant infiniment...) du haut parait plus foncé que celui du bas, mais cet effet est maintenu dans les cercles de droite (effet plus marqué lorsque la figure est animée), alors qu'il devrait y avoir une inversion comme dans la figure 4a. Selon le chercheur, cela démontre que nous recourons dans ce cas à une autre stratégie d'analyse.


Figure 3: Cube transparent dont le devant apparait orienté tantôt vers le haut, tantôt vers le bas.
«Si notre cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) visuel utilisait le même processus de décodage, l'effet d'inversion devrait se produire dans les deux cas, avance-t-il. Nous utilisons la stratégie de la jonction en T dans les occlusions opaques, mais ce type de contraste n'est pas présent dans les occlusions transparentes. S'il est présent, il est trop complexe à percevoir; nous recourons donc dans ce cas à une stratégie d'évaluation plus globale qui opère par comparaison de surfaces et de textures.»

Ces travaux non seulement permettent de mieux comprendre comment fonctionne notre système visuel, mais peuvent également conduire à des applications, notamment dans les systèmes d'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de capacités...) employés pour détecter les propriétés d'un objet.

L'expérience de Frédéric Poirier a fait l'objet d'un article publié dans le numéro du 24 janvier dernier du Journal of Vision et cosigné par les professeurs Frédéric Gosselin et Martin Arguin, du Département de psychologie de l'UdeM.

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Source: Daniel Baril - Université de Montréal