chapitre iii: la psychophysique. chapitre i: le domaine de la perception chapitre ii: la...
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CH APITRE III:
LA PSYCHOPHYSIQUE
CHAPITRE I:Le domaine de la perception
CHAPITRE II:La psychophysique
CHAPITRE V:L ’attention
CHAPITRE III:La perception visuelle
CHAPITRE IV:La perception auditive
CHAPITRE II:La psychophysique
• I/ LE CADRE THEORIQUE– 1/ Définition
– 2/ Domaine physique et domaine sensoriel
– 3/ Réponse du sujet
• II/ LES MESURES DE SEUILS– 1/ Définitions théoriques
– 2/ Définitions opérationnelles
– 3/ Méthodes de mesures des seuils
• III/ LES LIMITES DE LA NOTIONS DE SEUIL
• IV/ LA THEORIE DE LA DETECTION DU SIGNAL– 1/ Situation expérimentale type
– 2/ Un exemple d ’application
– 3/ Les courbes ROC
– 4/ Aperçu théorique de la TDS
BUT DE LA PSYCHOPHYSIQUE
SNCR (Réponse)Perception
Perception = f(St1, St2,…, Stn, Etat mental)
Etat mental du sujet:
AdaptationMémoireMotivationsProcessus cognitifs
St1
St1
St1
St1
St1
BUT DE LA PSYCHOPHYSIQUE
?ENTREE
Stimulus
I = Intensité du stimulus
S = Intensité (niveau) de la sensation
I sens = f (I stim)
S = f (I)
Sensation
SORTIE
DOMAINE SENSORIEL ET DOMAINE PHYSIQUE
Vibration sonore
Niveau acoustique (dB)
Fréquence (Hz)
Composition spectrale (spectres)
Stimulation lumineuse
Sensation auditive
Sensation visuelle
Sonie (sone ou phone)Hauteur tonale (grave, médium, aigu)
Timbre
Intensité (w) ou luminance (cd.m2)
Chrominance: - Longueur d ’onde (nm) - Facteur de pureté (%)
Luminosité (sombre, clair)
Chromaticité: - Teinte (violet, bleu, etc.) - Saturation (pâle, vif)
PHYSIQUE SENSORIEL
REPONSE DU SUJET
Sensation ou réponse sensorielle
(Rs)Stimulus (S)
Réponse de jugement (Rj)
CHAPITRE II:La psychophysique
• I/ LE CADRE THEORIQUE– 1/ Définition
– 2/ Domaine physique et domaine sensoriel
– 3/ Réponse du sujet
• II/ LES MESURES DE SEUILS– 1/ Définitions théoriques
– 2/ Définitions opérationnelles
– 3/ Méthodes de mesures des seuils
• III/ LES LIMITES DE LA NOTIONS DE SEUIL
• IV/ LA THEORIE DE LA DETECTION DU SIGNAL– 1/ Situation expérimentale type
– 2/ Un exemple d ’application
– 3/ Les courbes ROC
– 4/ Aperçu théorique de la TDS
SEUIL ABSOLU ET SEUIL DIFFERENTIEL
a)
JND
SA S1 S2 S3
R0
SD1
R2 R3
Continum physique
Continum sensorielR1
JND JND
SD2 SD3
Sn Sn+1
b)
Rn Rn+1
Correspondance entre les seuils différentiels (SD)
et l ’écart juste perceptible (JND)
Fluctuations des réponses pour des stimuli constants (S)
EXEMPLE DE MESURE DE SEUIL
Intensité EffectifsEffectifs cumulés
Effectifs cumulés (%)
4
1
2
5
3
9
8
7
6
54
6
14
60
34
8
20
38
48
108
6
20
168
54
282
274
254
216
38
2
7
59
19
100
97
90
76
EXEMPLE DE MESURE DE SEUIL
6
14
34
5460
48
38
20
8
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Valeur du stimulus
Effe
ctif
6
14
34
5460
48
38
20
8
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Valeur du stimulus
Effe
ctif
27
19
38
59
76
9097 100
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Valeur du stimulus
Effec
tif2
7
19
38
59
76
9097 100
0102030405060708090
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Valeur du stimulus
Effe
ctif c
umul
és (%
)
Fonction normale(gaussienne)Fonction normale cumulée = Fonction psychométrique
I Seuil
I Seuil
METHODE DE MESURES DE SEUIL
METHODE D ’AJUSTEMENT
METHODE DES STIMULICONSTANTS
METHODE DES LIMITES
I seuil
Intensité
Temps
METHODE D ’AJUSTEMENT
Principe: Le sujet règle lui-même la valeur du stimulus à un niveau qui lui
permet de juste le détecter
Inconvénients:
a) Peu fiableb) Aucun moyen de construire la
fonction psychométrique.
Avantage:
a) Rapide b) Facile pour les sujets
METHODE DES LIMITES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 0 0 0 0 1
0 1 1 1 1 1
0 0 0 1
0 1 1 1 1 1
0 0 0 0 1
0 1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
Seuil =6 + 8 + 4 + 7 + 5 + 5 + 7 + 8
8= 6.25
Principe: Le sujet est soumis à plusieurs séries de
stimulation par valeurs croissantes puis par valeurs décroissantes. Pour chaque série, on note la valeur d ’intensité qui correspond à
un changement de perception.
Inconvénients: Conduit à deux types d ’erreurs:
a) Erreur de persévérationb) Erreur d ’anticipation
Avantage: a) Rapide b) Facile pour les sujets
METHODE DES CONSTANTES
Principe: Le sujet est soumis plusieurs fois à des
stimuli de différentes intensités dans un ordre aléatoire. A chaque stimulation, le
sujet répond oui ou non, selon qu ’il perçoit ou non le stimulus.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1
2 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1
3 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1
4 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1
5 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1
6 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1
7 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
8 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1
9 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1
10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1
11 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1
12 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
13 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1
14 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
15 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1
16 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
17 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1
18 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
19 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
20 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1
Eff. 0 1 2 3 7 7 12 14 17 19 19 20
Eff.% 0 5 10 15 35 35 60 70 85 95 95 100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1
2 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1
3 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1
4 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1
5 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1
6 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1
7 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
8 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1
9 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1
10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1
11 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1
12 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
13 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1
14 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
15 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1
16 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
17 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1
18 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
19 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
20 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1
Eff. 0 1 2 3 7 7 12 14 17 19 19 20
Eff.% 0 5 10 15 35 35 60 70 85 95 95 100
METHODE DES CONSTANTES
Principe: Le sujet est soumis plusieurs fois à des
stimuli de différentes intensités dans un ordre aléatoire. A chaque stimulation, le
sujet répond oui ou non, selon qu ’il perçoit ou non le stimulus.
Inconvénients: Longue et fastidieuse
Avantage: a) Permet de tracer la fonction psychométriqueb) Permet d ’éviter les erreurs d ’anticipation et de persévération
05
1015
35 35
6070
8595 95 100
0102030405060708090
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Intensité
Effe
ctifs
en
%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1
2 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1
3 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1
4 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1
5 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1
6 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1
7 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
8 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1
9 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1
10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1
11 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1
12 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
13 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1
14 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
15 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1
16 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
17 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1
18 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
19 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
20 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1
Eff. 0 1 2 3 7 7 12 14 17 19 19 20
Eff.% 0 5 10 15 35 35 60 70 85 95 95 100
Seuil
CHAPITRE II:La psychophysique
• I/ LE CADRE THEORIQUE– 1/ Définition
– 2/ Domaine physique et domaine sensoriel
– 3/ Réponse du sujet
• II/ LES MESURES DE SEUILS– 1/ Définitions théoriques
– 2/ Définitions opérationnelles
– 3/ Méthodes de mesures des seuils
• III/ LES LIMITES DE LA NOTIONS DE SEUIL
• IV/ LA THEORIE DE LA DETECTION DU SIGNAL– 1/ Situation expérimentale type
– 2/ Un exemple d ’application
– 3/ Les courbes ROC
– 4/ Aperçu théorique de la TDS
REPONSE DU SUJET
Sensation ou réponse sensorielle
(Rs)Stimulus (S)
Réponse de jugement (Rj)
Relation directe et constante ?
UN EXEMPLE DE MESURE DE SEUIL
Valeur du stimulus Lucien Caroline
% de réponses OUI
123456789
10
06
133363879598
100100
00049
21468096
100
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Intensité
% d
e ré
pons
e ou
i
Lucien Caroline
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Intensité
% d
e ré
pons
e ou
i
50
Seuil Lucien Seuil Caroline
CHAPITRE II:La psychophysique
• I/ LE CADRE THEORIQUE– 1/ Définition
– 2/ Domaine physique et domaine sensoriel
– 3/ Réponse du sujet
• II/ LES MESURES DE SEUILS– 1/ Définitions théoriques
– 2/ Définitions opérationnelles
– 3/ Méthodes de mesures des seuils
• III/ LES LIMITES DE LA NOTIONS DE SEUIL
• IV/ LA THEORIE DE LA DETECTION DU SIGNAL– 1/ Situation expérimentale type
– 2/ Un exemple d ’application
– 3/ Les courbes ROC
– 4/ Aperçu théorique de la TDS
THEORIE DE LA DETECTION DU SIGNAL
STIMULATIONS
BRUIT SIGNAL + bruit
OUI
NONRE
PO
NS
ES Fausse Alarme
FA
Rejet correct Omission
Détection CorrecteDC
Nombre de présentations du stimulus
BRUIT
Nombre de présentations du stimulus
SIGNAL + BRUIT
EXEMPLE DE CALCULS
OUI
NON
43
166
209 625
540
85
B S + B% de FA =
43
209= 20.6 %
540% de DC = = 86.4 %
625
SENSIBILITE ET STRATEGIE
Lucien (Ln)
% FA = 40 %% DC = 90 %non
oui
Bruit B + S40
(FA)
60
100 100
10
90(DC)
non
oui
Bruit B + S10
(FA)
90
100 100
40
60(DC) % FA = 10 %
% DC = 60 %
Caroline (Cn)Jugement spontané
Pour augmenter les gains, il s ’agit de faire un maximum de DC. Le sujet va être alors amené à répondre oui plus souvent ce qui l ’amènera parallèlement à augmenter son taux de FA.
Caroline (Cl): FA=90%DC=98%
Lucien (Ll): FA=95%DC=99%
Jugement libéral
Gains• O: - 10 Fs
•FA: -10 Fs
• RC: 10 FsCoûts
• DC: 100 Fs
SENSIBILITE ET STRATEGIE
Lucien (Ln)
% FA = 40 %% DC = 90 %non
oui
Bruit B + S40
(FA)
60
100 100
10
90(DC)
non
oui
Bruit B + S10
(FA)
90
100 100
40
60(DC) % FA = 10 %
% DC = 60 %
Caroline (Cn)Jugement spontané
Jugement conservateur
Jugement neutre
• DC: 100 Fs• RC: 10 Fs• FA: -10 Fs• O: - 10 Fs
• DC: 100 Fs• RC: 10 Fs• FA: -10 Fs• O: - 10 Fs
Jugement libéral
• DC: 100 Fs• RC: 10 Fs• FA: -10 Fs• O: - 10 Fs
Lucien (Ll): FA=95%DC=99%
Caroline (Cl): FA=90%DC=98%
Caroline (Cn): FA=20%DC=75%
Lucien (Ln): FA=50%DC=92%
Caroline (Cc): FA=1%DC=10%
Lucien (Lc): FA=6%DC=50%
COURBES ROC
L
Lc
Ll
C
Cl
Cc
Cn
Ln
Libéral
Conservateur
ASPECTS THEORIQUES DE LA TDS
Zone 2:
C ’est la zone d ’incertitude. Le sujet se fixe un niveau de sensation (le point A) quelque part dans cette zone: c ’est le critère.
Toute sensation de niveau inférieur à A est attribué au bruit et toute sensation de niveau supérieur à A au Signal.
Zone 3:
Toute sensation dont le niveau appartient
à cette zone est attribué au signal par le sujet
Zone 1:
Toute sensation dont le niveau appartient à cette zone est
attribué au bruit par le sujet.
Bruit Signal + Bruit
A
Niveau de sensation
Dis
trib
uti
on d
e p
rob
abil
ité
1 2 3
CALCUL DU d ’
Le signal est très difficile à distinguer du bruit => Les distributions sont voisines avec un
recouvrement important
Le signal est très difféent du bruit=> Les distributions sont éloignées et leur
recouvrement est négligeable.
B)A) d ’d ’
CALCUL DES PARAMETRES D ’ et ß
ß = AH / AK
K
HSignal + BruitBruit
M1 M2
d ’ = M1A + AM2
CALCUL DES PARAMETRES D ’ et ß
ß = AH / AK
K
H
Niveau de sensation
Dis
trib
uti
on d
e p
rob
abil
ité
Signal + BruitBruit
M1 M2
d ’ = M1A + AM2
H
K
A
ß = AH / AK
ß > 1 (prudent)
ß < 1 (aventureux)
ß = 1 (neutre)
H
K
A
K
A
H
CALCUL DES PARAMETRES D ’ et ß
Niveau de sensation
Signal + BruitBruit
ß = AH / AK
M1
Dis
trib
uti
on d
e p
rob
abil
ité
M2A
K
H
d ’ = M1A + AM2
CALCUL DES PARAMETRES D ’ et ß
% FA
Signal + Bruit
% DC
H
A M2 M1 A
K
Bruit