L'effet de la brillance dans les illusions d'optique

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  • Le 26 mars 2012

  • Daniel Baril

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 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. 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, Michael White), la principale explication repose sur un phénomène d'occlusion et veut que notre cerveau 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 est devant l'autre – comme lorsqu'on voit une branche partiellement cachée par des feuilles – en évaluant la luminosité du contexte et la brillance des objets», souligne Frédéric Poirier, chercheur 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 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, l'effet de la texture d'une surface 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, nous décomposons une image en couches successives de profondeur et ce découpage influe sur notre perception de la luminance», 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 est ambigüe et que deux solutions sont possibles, notre cerveau retient les deux solutions de façon alternative comme dans le cas du cube transparent dont le devant apparait orienté tantôt vers le haut, tantôt vers le bas (figure 3).

Deux mécanismes à l'œuvre

Figure 4aFrédéric 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 du haut, composé d'un demi-cercle noir et d'un demi-cercle blanc, est jugé plus foncé que celui du bas, qui est pourtant physiquement identique à celui du haut. Du côté droit, c'est l'inverse 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 4bDeux 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 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 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 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.

Daniel Baril

 

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