Cours 6 Couleur

Question 1

Lumière:
QU’EST-CE QUE LA COULEUR?

Answer 1

Énergie électromagnétique dont la longueur d’onde peut activer les photorécepteurs de notre rétine.

Cette énergie est soit: émise par les objets (source lumineuse, ex. ampoule), réfléchie par les objets ou transmise (par transparence)



Question 2

Longueurs d’ondes visibles:
QU’EST-CE QUE LA COULEUR?

Answer 2

Entre 400 et 700 nm. Mesure de longueur d’ondes

La longueur d’onde est la propriété de la lumière qui est associée à notre perception de la couleur.

Chaque mesure de longueur d’onde représente une certaine couleur. Ex. rouge = 650nm, bleu = 450nm

Question 3

Lumière monochromatique:
QU’EST-CE QUE LA COULEUR?

Answer 3

Lumière composée d’une seule longueur d’onde. Cette situation est extrêmement rare et normalement la lumière dans notre environnement contient une grande étendue de longueurs d’ondes. Lumière qui couvre une vaste étendue de longueur d’onde. 



Question 4

Composition spectrale:
QU’EST-CE QUE LA COULEUR

Answer 4

Distribution de l’intensité de l’énergie lumineuse à travers les différentes longueurs d’onde visibles.
La lumière solaire = Energie égale VS tungsten = plus de longueur d’onde, l’intensité de l’énergie augmente

Plus d’énergie dans les longueurs d’onde longue = ex les LED blanc chaud = plus d’énergie que LED blanc froid/bleu

Question 5

Couleur achromatique VS chromatique:

Answer 5

Couleur achromatique:
Couleur produite avec une intensité égale à toutes les longueurs d’ondes visibles. Les couleurs achromatiques sont celles situées dans l’étendue entre le blanc et le noir. Ex: gris

Couleur chromatique:
Couleur produite une intensité plus forte pour certaines longueurs d’ondes que pour d’autres. Ex: orange

Question 6

Courbe de réflectance (ou de transmission):

Answer 6

Propriété de la surface d’un objet qui concerne la proportion de l’énergie lumineuse qui est réfléchie (ou transmise) à travers l’ensemble des longueurs d’ondes constituant le spectre visible. La réflectance (ou transmission) sélective produit des couleurs chromatiques.

Énergie absorber par la surface
Papier blanc: reflète beaucoup l’énergie lumineuse et l’énergie est égale pour pomal toutes les longueurs d’ondes. Contrairement au papier noir

La composition spectrale (où se situe l’énergie) de la lumière qui est réfléchie ou transmise par un objet est donc fonction à la fois de sa courbe de réflectance et de la composition spectrale de la source lumineuse qui l’éclaire.
Surface transparent: ex: filtre coloré rouge = propriété chromatique = laisse passer beaucoup d’énergie mais bloque les longueurs d’onde courte.

Question 7

Mélange soustractif:
MÉLANGES DE COULEURS (3)

Answer 7

Produit par le mélange de pigments (e.g. peintures) ou par la superposition de filtres colorés, chacun absorbant (pigments) ou bloquant (filtres) certaines longueurs d’ondes.

On va absorber de plus en plus les couleurs &????
Filtre bleu laisse passer les longueurs d’onde courte
Filtre jeune seulement les longues longueurs d’onde
On soustrait les longueurs d’onde = soustractif

Question 8

Mélange additif:
MÉLANGES DE COULEURS (3)

Answer 8

Produit par la superposition faisceaux lumineux. Ce procédé additionne l’énergie comprise dans les faisceaux qui sont superposés. La couleur résultante correspond à l’addition des compostions spectrales de chaque faisceau.

Mélange = addition les valeurs des deux courbes = résultats
Seule façon possible de faire mélange de couleurs additif = avec les faisceaux lumineux (thats it)

Question 9

Mélange moyen:
MÉLANGES DE COULEURS (3)

Answer 9

Mélange produit par la juxtaposition spatiale (point vert - point rouge - point vert … = brun ish) ou temporelle (miroir) de couleurs. La couleur résultante présente une courbe de réflectance qui est la moyenne de celles des couleurs qui sont mélangées.

Ex:
En peinture: le pointillisme
Couleur plus lumineuse que dans les mélanges soustractif (donne souvent du noir)

Question 10

CLASSIFICATION DES COULEURS

Answer 10

Le premier système de classification des couleurs a été proposé par Newton
La lumière solaire est composé de toutes les longueurs d’ondes
-> Cercle des couleurs.

Question 11

Couleurs complémentaires:
CLASSIFICATION DES COULEURS

Answer 11

Paire de couleurs qui, lorsqu’additionnées, produisent du blanc. Sur le cercle des couleurs, les couleurs complémentaires sont situées en des positions diamétralement opposées l’une à l’autre.
Le cercle des couleurs demeure toutefois limité dans sa capacité de représenter l’ensemble des couleurs que l’on arrive à discriminer. C’est pourquoi un autre système de classification, plus élaboré, a été développé par la suite. Car on peut voir beaucoup plus de couleurs que celle du cercle

Question 12

Solide des couleurs et dimensions de la couleur
CLASSIFICATION DES COULEURS

Answer 12

On distingue trois dimensions par lesquelles une couleur peut être caractérisée. 

Tonalité: Dimension au niveau de laquelle se distinguent le rouge, du vert, du jaune, etc.

Brillance: Réfère à l’intensité lumineuse de la couleur — une couleur dite très claire se rapproche du blanc, une couleur moins claire (ou plus sombre) se rapproche du noir. (Pale à foncé)

Saturation: Degré de différence entre une couleur donnée et un gris neutre. (Axe verticale central) (la qualité de la couleur, dans le sens que je peux avoir un rouge petant vs un rouge très pale que se rapproche du gris)

Question 13

Ségrégation et organisation perceptive
FONCTIONS DE LA VISION DES COULEURS

Answer 13

La perception de la couleur aide à distinguer les objets les uns des autres. Elle contribue également à la perception de la continuité de surfaces présentant des contrastes d’intensité importants. À l’inverse, la couleur peut également contribuer aux groupements perceptifs par similarité.

Question 14

Signalisation
FONCTIONS DE LA VISION DES COULEURS

Answer 14

Certaines couleurs ont également des significations qui peuvent être importantes pour un comportement adapté (e.g. couleur d’un fruit).
La couleur facilite également la reconnaissance de certaines classes d’objets ayant une couleur caractéristique.

Question 15

COULEURS FONDAMENTALES

Answer 15

Il est estimé que notre système visuel peut discriminer des centaines de tonalités et un total de 10 millions de couleurs. Ces couleurs peuvent toutefois être décrites en termes de proportions relatives de quatre couleurs fondamentales: rouge, jaune, vert et bleu.

Des études interculturelles appuient la notion voulant que ces couleurs soient fondamentales pour les mécanismes responsables de la vision des couleurs.

Noir et blanc = dans certaines cultures, ce sont les seules couleurs
D’autres cultures = blanc, noir et rouge
D’autres cultures = blanc, noir, rouge, jaune et vert…

Voir notes





Question 16

Théorie trichromatique (Young-Helmholtz)
THÉORIES DE LA VISION DES COULEURS

Answer 16

Cette théorie repose sur les résultats d’expériences d’appariement de couleurs.
S’intéresse à la vision des couleurs. Les deux ont découvert cette théorie en même temps

Tâche de Maxwell: Ajuster l’intensité relative des longueurs d’ondes (monochromatiques) constituant le stimulus de comparaison afin de produire une couleur d’apparence identique au stimulus test (monochromatique). Deux couleurs d’apparence identique mais longueur d’onde différente

Le mélange de couleurs au niveau du stimulus de comparaison est additif.

Les couleurs appariées sont des métamères (couleurs d’apparence identique mais de composition spectrale différente).

Beaucoup d’énergie dans le bleu dans le vert mais pas beaucoup dans le rouge (car on ne veut pas mauve)
Si on a orange à reproduire: beaucoup d’énergie dans rouge, un peu de vert et pas vraiment de bleu

Résultats: La couleur de n’importe quelle longueur d’onde du spectre visible peut être reproduite en ajustant les proportions relatives de 3 longueurs d’ondes dans le stimulus de comparaison. Par contre, il n’est pas possible de reproduire toutes les couleurs visibles en utilisant seulement deux longueurs d’onde pour faire les mélanges de couleurs.

Ce résultat peut être répliqué avec n’importe quelle combinaison de 3 longueurs d’ondes dans la mesure où aucune des couleurs correspondant à ces longueurs d’ondes ne peut être reproduite par un mélange des deux autres. Ex: reproduire le rouge

À partir de ces observations, la théorie trichromatique propose que notre vision des couleurs repose sur le fonctionnement de 3 types de photorécepteurs, chacun présentant une sensibilité spectrale différente. C’est le pattern de réponse produit à travers les 3 types de photorécepteurs qui nous informe sur la composition spectrale de la lumière atteignant l’oeil.

Question 17

PHOTORÉCEPTEURS ET TRICHROMATISME

Answer 17

Le déclenchement d’une réponse par un photorécepteur se produit lorsque le pigment qu’il contient absorbe la lumière. Tous les bâtonnets contiennent le même pigment et un seul pigment est insuffisant pour discriminer les couleurs (principe d’univariance).

On peut reproduire la même réponse de notre photorécepteur avec une complètement différente couleur

Au moins deux pigments différents sont nécessaires pour assurer une capacité de discrimination des couleurs.

Trois classes de cônes (cônes ‘bleus’, ‘verts’ et ‘rouges’) ont pu être isolées sur la base de la courbe d’absorption spectrale des pigments qu’ils contiennent.

Ex. La couleur orange ne stimule pas les cônes bleus
On discrimine

Si les profils de réponse sont différents = on pourrait discriminer les couleurs, mais si identique apparence des couleurs = même donc pas de discrimination

Les cônes sont les photorécepteurs impliqués dans la vision des couleurs

Au niveau de la rétine, c’est le niveau relatif d’activité des trois types de cônes qui signale la couleur.



Question 18

Les métamères (appariement métamérique) produits dans l’expérience d’appariement de couleurs de Young résultent du fait que:

Answer 18

même en ayant des compositions spectrales différentes, les couleurs du stimulus test et du stimulus de comparaison produisent des patterns d’activité identiques au niveau des trois types de cônes.

Question 19

Théorie des processus antagonistes (Hering)
THÉORIES DE LA VISION DES COULEURS

Answer 19

Cette théorie repose sur une série d’observations phénoménologiques suggérant une opposition (antagonisme) entre le rouge et le vert et entre le jaune et le bleu. Effet inverse (donc voit rouge lorsque c’est supposé être vert et vice-versa) causé par la fatigue sélective

Question 20

Images consécutives:

Answer 20

Théorie des processus antagonistes
La fixation oculaire prolongée d’une surface colorée donne ensuite lieu à la perception d’une image de couleur complémentaire, qui est comme ‘imprimée sur la rétine’.

Question 21

Contraste chromatique simultané:
Théorie des processus antagonistes

Answer 21

L’apparence d’une surface colorée est modifiée par les autres couleurs qui l’entourent. 

Toute couleur tend à induire la perception de sa complémentaire dans les couleurs qui lui sont contiguës. L’illusion de contraste simultané met également en évidence les oppositions rouge-vert et jaune-bleu.

Question 22

Annulation de couleurs:

Answer 22

Théorie des processus antagonistes
La tâche consiste à ajouter (par mélange additif) une couleur complémentaire à une composante de la couleur initiale pour annuler cette composante.

Difficile d’imaginer un mélange de bleu et de jaune (opposition) vs un mélange de rouge et bleu

Cette technique révèle quatre couleurs dites “pures”, ou fondamentales (bleu, vert, jaune et rouge), chacune étant décrite par l’action d’un mécanisme chromatique spécifique (le mécanisme y étant complémentaire se trouvant à son point neutre – i.e. aucun signal chromatique). Annule la couleur complémentaire (?)

On veut annuler le jaune du vert juste pour avoir un vert pur
Rajouter du vert pour annuler du rouge. Above the line = combien de vert je dois rajouter pour annuler
Ligne jaune, bleu et vert = longueur d’onde de couleur pur (donc on ne peut rien rajouter)

Question 23

Sur la base de telles observations, Hering propose donc trois mécanismes antagonistes pour expliquer la vision des couleurs. Ces mécanismes mettent en opposition les paires de couleurs suivantes:

Answer 23

rouge-vert
 jaune-bleu
 blanc-noir

Cela crée l’impression/perception de couleur

Question 24

CORPS GENOUILLÉ LATÉRAL ET PROCESSUS ANTAGONISTES

Answer 24

Parmi les cellules ganglionnaires et au niveau du corps genouillé latéral, il existe des populations neuronales opérant suivant le principe des processus antagonistes. Ces neurones ont des champs récepteurs concentriques présentant une sélectivité spectrale opposant soit le rouge et le vert, soit le jaune et le bleu.





Question 25

Champs récepteurs avec antagonisme chromatique dans le CGL

Answer 25

Voir notes
Processus antagoniste pour le bleu et le jaune et pour le rouge et vert

Question 26

CIRCUITS NEURONAUX ET ANTAGONISME CHROMATIQUE

Answer 26

L’antagonisme chromatique observé au niveau des neurones du corps genouillé latéral résulte d’afférences convergentes des différents types de cônes.

La composante blanc-noir (intensité lumineuse) des processus antagonistes repose principalement sur une combinaison des signaux des cônes “verts” et “rouges”. Les cônes bleus ne participent que très peu à la perception de l’intensité.

Pas de cône jaune (n’existe pas) donc convergence pour créer du jaune

On remarque toutefois que les couleurs optimales pour les cellules antagonistes du CGL ne correspondent pas aux couleurs fondamentales (i.e. bleu, vert, jaune et rouge purs) déterminées par la méthode d’annulation de couleurs. Ceci s’explique par un traitement chromatique additionnel qui se produit au-delà du CGL, dans le cortex visuel.

En pointillé, points cardinaux de l’antagonisme chromatique dans le CGL.

Lignes pleines, tonalités correspondant à notre expérience perceptive, notamment celle des couleurs fondamentales.

La qualité des couleurs est limitée par le processus de reproduction et par un niveau de brillance relativement bas.

L’expérience perceptive repose sur l’activité dans notre cortex
L’enregistrement dans le CGL ce fait dans le CGL

Traitement entre les deux = transition dans les antagonistes chromatiques (donc il y a une évolution)

Question 27

CORTEX VISUEL PRIMAIRE — EXTENSION DES PROCESSUS ANTAGONISTES

Answer 27

Certaines populations neuronales dans le cortex strié présentent également des champs récepteurs ayant une sélectivité chromatique antagoniste. 


Une minorité de ces cellules a des champs récepteurs similaires à ceux retrouvés au niveau du CGL. 


La majorité par contre présente un double antagonisme chromatique dans un champ récepteur concentrique. Ce double antagonisme permet la détection de bordures colorées, ce qui n’est pas possible avec un antagonisme simple.

Question 28

Ségrégation des cellules avec sélectivité chromatique dans le cortex strié

Answer 28

Dans l’aire V1, les régions “blobs” (réagissant au cytochrome oxydase) constituent des colonnes chromatiques. Ce sont dans ces colonnes chromatiques que s’effectue le traitement de la couleur dans l’aire V1.

Une colonne chromatique (‘blob’) donnée ne contient que des cellules présentant un antagonisme rouge-vert ou jaune-bleu. Les deux types d’antagonisme ne se retrouvent pas dans la même colonne chromatique.

4 zones blobs: deux pour dominance oculaire droite et deux gauches
Blob jaune/bleu et blob rouge/vert

Question 29

ANOMALIES DE LA VISION DES COULEURS (dyschromatopsie)

Answer 29

Atteinte congénitale de la vision des couleurs résultant d’une anomalie au niveau des cônes. Présente chez environ 8-9% des hommes et 0,5% des femmes. Cette différence est attribuable au fait que les formes les plus fréquentes de dyschromatopsie (affectant les cônes verts ou rouges) sont transmises génétiquement sur le chromosome X et qu’un seul chromosome X normal suffit pour avoir des cônes verts et rouges normaux.

Un test couramment utilisé pour détecter la dyschromatopsie est celui des planches isochromatiques de Ishihara.

Un autre test utile implique la méthode des appariements métamériques. C’est à travers les performances à cette tâche que l’on caractérise les différentes formes de dyschromatopsie.




Question 30

Trois grandes classes de dyschromatopsie peuvent être isolées:

Trichromatisme anormal:

Answer 30

Anomalie affectant l’un des types de cônes (‘bleus’, ‘verts’ ou ‘rouges’). 

Le sujet a besoin de trois longueurs d’ondes pour faire un appariement métamérique avec n’importe quelle longueur d’onde du spectre visible. Cependant, les proportions relatives des longueurs d’onde contribuant au mélange sont anormales.

Protanomalie: Anomalie des cônes rouges (“L cones”). Chez 1% des hommes et 0,01% des femmes. Le mélange métamérique demande un excès de rouge.

Deuteranomalie: Anomalie des cônes verts (“M cones”). Chez 6% des hommes et 0,4% des femmes.

Tritanomalie: Anomalie des cônes bleus (“S cones”). Chez 0,01% des hommes et des femmes.

Question 31

Trois grandes classes de dyschromatopsie peuvent être isolées:
Dichromatisme:

Answer 31

Absence complète de l’un des types de cônes. Seulement deux longueurs d’ondes sont nécessaires pour faire un appariement métamérique avec n’importe quelle longueur d’onde du spectre visible.


Protanopie: Absence de cônes rouges. Chez 1% des hommes et 0,02% des femmes. Point neutre = 492 nm.


Deuteranopie: Absence de cônes verts. Chez 1% des hommes et 0,01% des femmes. Point neutre = 498 nm. 


Tritanopie: Absence de cônes bleus. Chez 0,002% des hommes et 0,001% des femmes. Point neutre = 570 nm.

L’étude de dichromates unilatéraux permet de déterminer l’expérience de couleur dans chacun de ces types de dichromatismes.
Le point neutre correspond à la longueur d’onde résultant en une perception de gris neutre.

Question 32

Trois grandes classes de dyschromatopsie peuvent être isolées:
Monochromatisme:

Answer 32

Déficit rare caractérisé soit par la disponibilité d’un seul type de cône ou encore par une absence complète de cônes. Donne lieu à une incapacité de discrimination chromatique. Le sujet ne peut discriminer que différents niveaux de brillance. Une seule longueur d’onde peut produire un appariement métamérique avec n’importe quelle longueur d’onde du spectre visible. 

Dans les cas d’absence totale de cônes, le désordre est accompagné d’une mauvaise acuité visuelle et d’une hypersensibilité à la lumière puisque la vision ne repose que sur les bâtonnets.

Question 33

CONSTANCE DE COULEUR

Answer 33

Constance de couleur: Un changement dans la composition spectrale de l’éclairage ambiant (e.g. lumière solaire vs. ampoule électrique) modifie la composition spectrale de la lumière réfléchie par les objets. Notre perception de la couleur des objets demeure cependant constante malgré des variations d’illuminations

La couleur perçue semble fonction de la courbe de réflectance des surfaces plutôt que de la composition spectrale de la lumière réfléchie.

Il faut tout de même souligner que la constance de la couleur est approximative; elle n’est pas maintenue pour des variations importantes de la composition spectrale de l’éclairage ambiant.

Question 34

Mécanismes responsables de la constance de couleur

Answer 34

Heuristiques reposant sur notre connaissance des contraintes physiques:

• Adaptation chromatique:

L’exposition prolongée à une lumière colorée réduit la sensibilité des photorécepteurs à cette couleur (comme dans l’effet consécutif de couleur). Cette adaptation chromatique tend à garder constante la réponse des récepteurs à une couleur donnée malgré un changement d’éclairage.

• Contraste chromatique:

Une condition importante pour la constance de couleur est qu’un objet soit entouré d’autres objets ayant des couleurs diverses. C’est le traitement des niveaux relatifs de stimulation des cônes ‘rouges’, ‘verts’ et ‘bleus’ à travers une grande partie du champ visuel qui serait en grande partie responsable de la constance de couleur. Présente des limites ex. variation extrême dans l’environnement (spectacle)

Question 35

Physiologie et constance de couleur

Answer 35

Les neurones de l’aire V4 présentent une constance de la couleur dans leur réponse; pas les cellules sensibles à la couleur dans l’aire V1.

Les cellules de V1 répondent à la composition spectrale de la lumière. Leur réponse à une surface colorée est donct affectée par des changements dans la composition spectrale de l’éclairage.

Les cellules de V4 répondent à la courbe de réflectance des surfaces. Leur réponse n’est donc pas affectée par des changements dans la composition spectrale de l’éclairage.