src - sav - système visuel et auditif humain
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Diapositives cours SRC - 1ière annéeTRANSCRIPT
SRC 1 - M21Systemes audiovisuels et systemes de transmission
Les systemes visuels et auditifs humains
http://pixel-shaker.fr
CRESTIC - URCA/IUT Troyes
28 janvier 2010
1
Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,dept. Ge2i
Enseignements :
mathematiques,physique,informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formesmesure de similaritesindexation d’images et images medicales.
Bureaux :
(GE2I) F102(GMP) C202
Site/blog : http ://pixel-shaker.fr
2
Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,dept. Ge2i
Enseignements :
mathematiques,physique,informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formesmesure de similaritesindexation d’images et images medicales.
Bureaux :
(GE2I) F102(GMP) C202
Site/blog : http ://pixel-shaker.fr
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Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,dept. Ge2i
Enseignements :
mathematiques,physique,informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formesmesure de similaritesindexation d’images et images medicales.
Bureaux :
(GE2I) F102(GMP) C202
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Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,dept. Ge2i
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Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,dept. Ge2i
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mathematiques,physique,informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formesmesure de similaritesindexation d’images et images medicales.
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(GE2I) F102(GMP) C202
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6
Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,dept. Ge2i
Enseignements :
mathematiques,physique,informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formesmesure de similaritesindexation d’images et images medicales.
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(GE2I) F102(GMP) C202
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Table des matieres
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
8
4/58
Intro
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
9
5/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Magritte
10
6/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
R.C. James (photographie)
11
7/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Marche d’esclaves avec apparition du buste invisible de Voltaire - S. Dali
12
7/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Marche d’esclaves avec apparition du buste invisible de Voltaire - S. Dali
13
8/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
photographie Viking 1 du 25 juillet 1976
14
8/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Le visage tel qu’il etait “avant”!
15
8/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Le visage tel qu’il est !
16
8/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Mona lisa : le systeme visuel humain comme detecteur de visage
17
8/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Mona lisa : dans le bon sens !
18
9/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
19
9/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
20
9/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
21
9/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
22
9/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Parfois les traitements ne concordent pas !
Combient de pattes possede un elephant ?
23
9/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Parfois les traitements ne concordent pas !
un escalier qui monte ou qui descend ?
24
9/58
Intro
Traitements diriges par donnees et par concepts
Ascending and Descending, M.C. Escher (1960)
25
10/58
Intro
Caracteristiques du SVH
Les yeux sont constamment en mouvement.
Nystagmus physiologique, plusieurs mouvements :
court et rapide (20′′, 30-70Hz)long et oscillatoirelentement sur qq minutes d’arccoups rapides et saccades (5’) corrigeant les mouvements lents, .
Si le mouvement cesse, les images disparaissents.
26
10/58
Intro
Caracteristiques du SVH
Les yeux sont constamment en mouvement.
Nystagmus physiologique, plusieurs mouvements :
court et rapide (20′′, 30-70Hz)long et oscillatoirelentement sur qq minutes d’arccoups rapides et saccades (5’) corrigeant les mouvements lents, .
Si le mouvement cesse, les images disparaissents.
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10/58
Intro
Caracteristiques du SVH
Les yeux sont constamment en mouvement.
Nystagmus physiologique, plusieurs mouvements :
court et rapide (20′′, 30-70Hz)long et oscillatoirelentement sur qq minutes d’arccoups rapides et saccades (5’) corrigeant les mouvements lents, .
Si le mouvement cesse, les images disparaissents.
28
12/58
Intro
Caracteristiques du SVH
La perception prolongee d’une image laisse des traces qui affectent la perceptionulterieure.
l’effet est toujours oppose ou le complement d’un mouvement, d’une pressionou d’une couleur.
il existe deux systemes antagonistes.
30
15/58
La lumiere
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
33
16/58
La lumiere
La lumiere
Physiquement, lumiere = Frequence +Intensite
Frequence⇒ Spectre electromagnetique
Intensiteseuil max ⇒ seuil min = ×1012
34
16/58
La lumiere
La lumiere
Physiquement, lumiere = Frequence +Intensite
Frequence⇒ Spectre electromagnetique
Intensiteseuil max ⇒ seuil min = ×1012
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16/58
La lumiere
La lumiere
(dB) Physiologie
160
140
120 Seuil douleur - Soleil
100
80 Papier blancsous eclairage moyen
60 televiseur
40 seuilvision des couleurs
20
0 seuil vision
Physiquement, lumiere = Frequence +Intensite
Frequence⇒ Spectre electromagnetique
Intensiteseuil max ⇒ seuil min = ×1012
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17/58
L’oeil
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
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18/58
L’oeil
Vue d’ensemble
http ://onurbgrafix.com/blog
38
18/58
L’oeil
Vue d’ensemble
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19/58
La pupille
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
40
20/58
La pupille
La pupille
Diametre variant entre 2mm et 8mm⇒ ∆surface = 1
16 = 12dB⇒ ne controle donc pas l’intensitelumineuse, mais
restreint la LUM aux regions centrales ducristallin et
permet de conserver un bonne profondeur dechamp
41
20/58
La pupille
La pupille
Diametre variant entre 2mm et 8mm⇒ ∆surface = 1
16 = 12dB
⇒ ne controle donc pas l’intensitelumineuse, mais
restreint la LUM aux regions centrales ducristallin et
permet de conserver un bonne profondeur dechamp
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20/58
La pupille
La pupille
Diametre variant entre 2mm et 8mm⇒ ∆surface = 1
16 = 12dB⇒ ne controle donc pas l’intensitelumineuse, mais
restreint la LUM aux regions centrales ducristallin et
permet de conserver un bonne profondeur dechamp
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20/58
La pupille
La pupille
Diametre variant entre 2mm et 8mm⇒ ∆surface = 1
16 = 12dB⇒ ne controle donc pas l’intensitelumineuse, mais
restreint la LUM aux regions centrales ducristallin et
permet de conserver un bonne profondeur dechamp
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20/58
La pupille
La pupille
Diametre variant entre 2mm et 8mm⇒ ∆surface = 1
16 = 12dB⇒ ne controle donc pas l’intensitelumineuse, mais
restreint la LUM aux regions centrales ducristallin et
permet de conserver un bonne profondeur dechamp
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21/58
Le cristallin
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
46
22/58
Le cristallin
Le cristallin
compose de couches minces superposees
' lentille variable
abberation spherique = distortion vers lesbords
les cellules ne sont pas irriguees par le sang⇒ approvisionnement faible en nourriture⇒ mortalite progressive des cellules
47
22/58
Le cristallin
Le cristallin
compose de couches minces superposees
' lentille variable
abberation spherique = distortion vers lesbords
les cellules ne sont pas irriguees par le sang⇒ approvisionnement faible en nourriture⇒ mortalite progressive des cellules
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22/58
Le cristallin
Le cristallin
compose de couches minces superposees
' lentille variable
abberation spherique = distortion vers lesbords
les cellules ne sont pas irriguees par le sang⇒ approvisionnement faible en nourriture⇒ mortalite progressive des cellules
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22/58
Le cristallin
Le cristallin
compose de couches minces superposees
' lentille variable
abberation spherique = distortion vers lesbords
les cellules ne sont pas irriguees par le sang⇒ approvisionnement faible en nourriture⇒ mortalite progressive des cellules
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22/58
Le cristallin
Le cristallin
compose de couches minces superposees
' lentille variable
abberation spherique = distortion vers lesbords
les cellules ne sont pas irriguees par le sang⇒ approvisionnement faible en nourriture⇒ mortalite progressive des cellules
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23/58
La retine
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
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24/58
La retine
La retine
53
25/58
La retine
La retine
les elements sensibles sont tournes versl’interieur et la sortie est du cote de l’oeil
⇒ tache aveugle
54
25/58
La retine
La retine
les elements sensibles sont tournes versl’interieur et la sortie est du cote de l’oeil
⇒ tache aveugle
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25/58
La retine
La retine
les elements sensibles sont tournes versl’interieur et la sortie est du cote de l’oeil
⇒ tache aveugle
56
27/58
La retine
Voir rouge !
sans exposition la retine est de couleurpourpreRhodopsine = pourpre retinien
reaction chimique :
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ retinine (jaune)⇒ vitamine A (incolore)
la rhodopsine doit se reconstituer !
=> persistence retinienne.
58
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La retine
Voir rouge !
sans exposition la retine est de couleurpourpreRhodopsine = pourpre retinien
reaction chimique :
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ retinine (jaune)⇒ vitamine A (incolore)
la rhodopsine doit se reconstituer !
=> persistence retinienne.
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27/58
La retine
Voir rouge !
sans exposition la retine est de couleurpourpreRhodopsine = pourpre retinien
reaction chimique :
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ retinine (jaune)⇒ vitamine A (incolore)
la rhodopsine doit se reconstituer !
=> persistence retinienne.
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27/58
La retine
Voir rouge !
sans exposition la retine est de couleurpourpreRhodopsine = pourpre retinien
reaction chimique :
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ retinine (jaune)⇒ vitamine A (incolore)
la rhodopsine doit se reconstituer !
=> persistence retinienne.
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La retine
Voir rouge !
sans exposition la retine est de couleurpourpreRhodopsine = pourpre retinien
reaction chimique :
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ retinine (jaune)⇒ vitamine A (incolore)
la rhodopsine doit se reconstituer !
=> persistence retinienne.
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28/58
La retine
Cinema - Cinema
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29/58
La retine
En realite ?
Optogrammes= image retinienne recuperee sur le cadavrede grenouille apres une forte exposition
Le fantasme de l’optogramme fut celui del’enregistrement direct du meurtre par lecorps sur lequel il est perpetre.
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29/58
La retine
En realite ?
Optogramme de lapin (W.Kuhne) ?
Optogrammes= image retinienne recuperee sur le cadavrede grenouille apres une forte exposition
Le fantasme de l’optogramme fut celui del’enregistrement direct du meurtre par lecorps sur lequel il est perpetre.
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La retine
En realite ?
Optogramme de lapin (W.Kuhne) ?
Optogrammes= image retinienne recuperee sur le cadavrede grenouille apres une forte exposition
Le fantasme de l’optogramme fut celui del’enregistrement direct du meurtre par lecorps sur lequel il est perpetre.
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30/58
La retine
Cones et les batonnets
Deux systemes visuels qui cohabitent
Batonnets ' 125 millions par oeilcontiennent le pourpreretinien500×+ sensible qu’un conepas d’information de couleur+ nombreux en peripherie
Cones ' 6 millions par oeilvision de couleurs+ nombreux au centre(fovea)
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30/58
La retine
Cones et les batonnets
Deux systemes visuels qui cohabitent
Batonnets ' 125 millions par oeilcontiennent le pourpreretinien500×+ sensible qu’un conepas d’information de couleur+ nombreux en peripherie
Cones ' 6 millions par oeilvision de couleurs+ nombreux au centre(fovea)
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La retine
Cones et les batonnets
Deux systemes visuels qui cohabitent
Batonnets ' 125 millions par oeilcontiennent le pourpreretinien500×+ sensible qu’un conepas d’information de couleur+ nombreux en peripherie
Cones ' 6 millions par oeilvision de couleurs+ nombreux au centre(fovea)
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31/58
La retine
Cones et les batonnets : repartition
70
31/58
La retine
Cones et les batonnets : repartition
71
32/58
La retine
Cones et les batonnets : sensibilite
72
32/58
La retine
Cones et les batonnets : sensibilite
73
33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
74
33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Vision monochromate - cones oubatonnets uniquement
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
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33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Vision protanomalie - rougedeficient
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
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33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Vision deuteranomalie - vertdeficient
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
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33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Vision triteranomalie - bleudeficient
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
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33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Vision protanope - deficiencecomplete du rouge
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
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33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Vision protanope - deficiencecomplete du vert
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
80
33/58
La retine
Quand les couleurs jouent des tours !
Vision normale
Vision protanope - deficiencecomplete du bleu
Dyschromatopsie = trouble de la vision descouleurs
Forme la plus frequente : daltonismeJohn Dalton (18e)→ deficience dans les genes codant lespigments.
Dichromate TrichromateRouge protanope protanormalVert deuteranope deuteranormalBleu tritanope tritanormal
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34/58
De l’oeil au cerveau
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
82
35/58
De l’oeil au cerveau
De la retine au nerf optique
recepteurs : cones et batonnets
cellules bipolaires et cellules horizontales
cellules ganglionnaires⇒ axones = nerf optique
83
36/58
De l’oeil au cerveau
Cheminement du nerf optique
84
36/58
De l’oeil au cerveau
Cheminement du nerf optique
85
37/58
De l’oeil au cerveau
Chiasma optique
86
37/58
De l’oeil au cerveau
Chiasma optique
87
38/58
De l’oeil au cerveau
Le corps genouille lateral
88
38/58
De l’oeil au cerveau
Le corps genouille lateral
89
38/58
De l’oeil au cerveau
Le corps genouille lateral
90
38/58
De l’oeil au cerveau
Le corps genouille lateral
Fonction C-Magno. AB-Parvo.Contraste forte faiblePosition faible forte
Mouvement forte moy.Couleur faible forte
Orientation moy. forte
91
39/58
De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
92
39/58
De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
93
40/58
De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
V1 et V2 percevoir les formes et les couleurssans chercher a les mettre enrelation.
les autres combinent les informations sur lescouleurs, les formes etc issues del’aire visuelle primaire. Ellesdonnent le sens a l’image
94
40/58
De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
V1 et V2 percevoir les formes et les couleurssans chercher a les mettre enrelation.
les autres combinent les informations sur lescouleurs, les formes etc issues del’aire visuelle primaire. Ellesdonnent le sens a l’image
95
40/58
De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
V1 et V2 percevoir les formes et les couleurssans chercher a les mettre enrelation.
les autres combinent les informations sur lescouleurs, les formes etc issues del’aire visuelle primaire. Ellesdonnent le sens a l’image
96
42/58
Aspects de la vision
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
98
43/58
Aspects de la vision
Perception de la brillance
99
44/58
Aspects de la vision
Bandes de Mach
Les contours sont accentues
100
45/58
Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
+ activation a la lumiere⇒ hyperpolarisation
- inhibition a la lumiere⇒ depolarisation
101
46/58
Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
Deplacons un recepteur le long des bandes
en A : min. de LUM detectee
en B : max. de LUM detectee
en D : centre (+) peu illumine, peripherie(-) plus illuminee⇒ reponse plus faible que le min.
en C : centre (+) illumine, peripherie (-)moins illuminee⇒ reponse plus forte que le max.
phenomene d’inhibition laterale
102
46/58
Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
Deplacons un recepteur le long des bandes
en A : min. de LUM detectee
en B : max. de LUM detectee
en D : centre (+) peu illumine, peripherie(-) plus illuminee⇒ reponse plus faible que le min.
en C : centre (+) illumine, peripherie (-)moins illuminee⇒ reponse plus forte que le max.
phenomene d’inhibition laterale
103
46/58
Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
Deplacons un recepteur le long des bandes
en A : min. de LUM detectee
en B : max. de LUM detectee
en D : centre (+) peu illumine, peripherie(-) plus illuminee⇒ reponse plus faible que le min.
en C : centre (+) illumine, peripherie (-)moins illuminee⇒ reponse plus forte que le max.
phenomene d’inhibition laterale
104
46/58
Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
Deplacons un recepteur le long des bandes
en A : min. de LUM detectee
en B : max. de LUM detectee
en D : centre (+) peu illumine, peripherie(-) plus illuminee⇒ reponse plus faible que le min.
en C : centre (+) illumine, peripherie (-)moins illuminee⇒ reponse plus forte que le max.
phenomene d’inhibition laterale
105
47/58
Aspects de la vision
Perception de la brillance : autres exemples
106
47/58
Aspects de la vision
Perception de la brillance : autres exemples
107
47/58
Aspects de la vision
Perception de la brillance : autres exemples
108
48/58
Aspects de la vision
Adaptation au noir
109
49/58
Aspects de la vision
Perception de l’orientation
110
50/58
Aspects de la vision
Perception de l’orientation
111
51/58
Aspects de la vision
Perception du mouvement
112
52/58
Aspects de la vision
Fonctions perceptives superieures
113
53/58
Aspects de la vision
Cellule de la grand-mere ?
114
54/58
S. Auditif
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
115
55/58
S. Auditif
Anatomie
1 Pavillon
2 Conduit auditif externe
3 Tympan
4 Chaıne ossiculaire: a) Marteau b) Enclume c)Etrier
5 Caisse du tympan
6 Trompe d’Eustache
7 Cochlee (organe de l’audition)
8 Organe de Corti contenant lescellules ciliees internes etexternes
9 Nerf auditif : nerf cochleaire etvestibulaire
10 Appareil vestibulaire (organe del’equilibration).116
56/58
S. Auditif
Cochlee
elle les amplifie
elle les analyse en les dirigeant selon leurfrequence vers les fibres nerveuses qui luisont connectees,
elle les transforme en un message nerveuxinterpretable par le cerveau.
vibrations etrier (de 16 a 20 000 Hz)⇒ vibrations des membranes⇒ Selon la frequence des sons envoyes al’oreille, ce n’est pas le meme endroit sur lamembrane basilaire qui va vibrer
117
57/58
Biblio
1 Introduction
2 La lumiere
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La retine
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le systeme auditif humain (SVH)
10 Quelques references
118
58/58
Biblio
Ouvrages
“Les mecanismes de la vision”, collectif, Bibliotheque Pour la Science
“Neurosciences cognitives, la biologie de l’esprit”, Gazzaniga et al, De BoeckUniversite
“Traitement de l’information et comportement humain, une introduction a lapsychologie”, Lindsay et Norman, Vigot
“Traite du cerveau”, M. Imbert, Odile Jacob Sciences
“Intelligence”, Jeff Hawkins, Campus Press
119