B) La persistance rétinienne « Si l`oeil qui regarde l`étoile se tourne

B) La persistance rétinienne
« Si l’oeil qui regarde l'étoile se tourne rapidement de la partie
opposée, il lui semblera que cette étoile se compose en une ligne courbe
enflammée. Et cela arrive parce que l'oeil réserve, pendant un certain
espace, la similitude de la chose qui brille et parce que cette
impression de l'éclat de l'étoile persiste plus longtemps dans la pupille
que n'a fait le temps de son mouvement. »
Léonard de Vinci (1452-1519)
Le phénomène de persistance rétinienne fut observé par Léonard de
Vinci à l'époque de la Renaissance, mais ce fut le chimiste et
physicien britannique Michael Faraday (1791-1867) qui le
démontra en 1825.
Ce phénomène essentiel de l'organisme nous permet de faire d'une
succession d'images une animation. Et c'est le principe du
praxinoscope.
Faraday
Lorsque nous regardons un objet, l'image s'imprime sur la rétine, « écran » sensible à la
lumière qui tapisse le fond de l'œil. Chaque image captée par la rétine met une fraction de
seconde à disparaître. C'est la persistance de la rétine.
http://praxinoscope.free.fr/optiqueB.html
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La rétine est tapissée d'environ 150 millions de récepteurs photosensibles: les cônes et les
bâtonnets (hauteur d'environ 50 µm et diamètre de l'ordre de 1 à 3 µm). Elle comporte de
5 à 7 millions de cônes dans l'aire centrale correspondant à la fovéa.
Les bâtonnets assurent la vision « incolore » et les cônes la vision des couleurs. Il existe
trois types de cônes, sensibles soit au bleu, au vert ou au rouge.
Pour comprendre le phénomène en profondeur, il faut tester soi-même son œil…
1. Par exemple, découper une bande de carton comme ci-dessous (environ 6
cm sur 24 cm).
- tenir à bout de bras la bande de carton devant un objet : il est difficile de
voir entre les fentes ce qui se trouve derrière.
- faire bouger la bande avec un mouvement de gauche à droite, toujours en
le tenant à bout de bras : l'image est bien plus nette !!!
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Lorsqu'on déplace le carton de gauche à droite, des images se succèdent rapidement et se
superposent sur la rétine : à peine une image est-elle captée qu'une nouvelle la remplace.
Et, comme c'est toujours la même image (même objet), on peut voir ce qui se trouve
derrière la bande de carton.
2. Pour comprendre comment fonctionnent le praxinoscope et tous les appareils du même
type, fondés sur la persistance rétinienne, livrez-vous à une deuxième petite expérience,
qui est en fait un mini-folioscope.
Sur la première page d'un carnet, dans un coin, tracez un trait vertical. Sur la deuxième
page, au même endroit, un trait identique mais légèrement oblique. Sur la troisième page,
le même trait un peu plus penché. Sur la quatrième page, le même trait encore plus penché,
etc…
Après avoir « décomposé » les positions de ce trait sur vingt ou trente pages, feuilletez
rapidement le bord du carnet. Vous voyez le trait tourner sur lui-même !
Ces deux expériences nous montrent le « défaut » ou plutôt le « pouvoir » de notre œil.
Dans le cas du praxinoscope, c'est la deuxième expérience qui nous intéresse plus
précisément.
Il existe une limite à la vitesse perceptible par l'œil. La raison en est que la rétine sensible
à la lumière ne cesse pas d'envoyer ses signaux au cerveau à l'instant précis où une scène se
modifie, mais continue de le faire pendant une fraction de seconde. Du fait de cette lenteur
rétinienne, les yeux ne peuvent enregistrer une image que tous les 1/16 de seconde
environ.
C'est pourquoi, quand il se déplace très rapidement, un objet paraît flou ; ses images
successives, distinctes mais très voisines, semblent se fondre les unes dans les autres et
forment un flot continu.
Encore à titre d'exemple, si une pièce sombre est brusquement éclairée par une vive
lumière, on peut continuer de la voir illuminée pendant un bref instant après la disparition
de la lumière.
C'est ce que l'on nomme communément l'image eidétique (du grec eidos, la forme,
l'image, l'essence). Après l'arrêt d'une stimulation lumineuse, les fibres nerveuses de l'œil
continuent en effet d'envoyer des signaux au cerveau pendant une fraction de seconde.
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La persistance rétinienne est généralement attribuée aux éléments de la rétine et
particulièrement au « pourpre rétinien ». Les pigments de la rétine seraient décolorés par
la lumière, permettant l'excitation des cellules sensorielles (qui en sont pourvues) et alors
qu'une région est ainsi décolorée, et avant que le cycle chimique ne commence, cette partie
deviendrait moins sensible… d'où la persistance de certaines images (bien d'autres
explications ont été également données).
Ce que l'on sait sur les propriétés des cellules et des fibres nerveuses sensitives sont de peu
de secours parce que rien, à l'heure actuelle, ne peut expliquer la diversité des images, ni
surtout la persistance de leur forme...
En ce qui concerne le praxinoscope (et tous les systèmes d'animation) on pourrait donc
croire à une succession d'images qui, mises en rotation, va former un mouvement flou.
Mais c'est justement grâce aux miroirs bien distincts et aux bandes noires entre chaque
image que l'œil pourra distinguer nettement le mouvement. En quelque sorte, il va pouvoir
se rafraîchir entre chaque pose pour en accueillir une nouvelle et ainsi de suite. Le
mouvement commencera à paraître « réel » et agréable si les images défilent à la vitesse de
16 par seconde. Un praxinoscope de Reynaud a 12 images différentes, donc il faudrait que
le cylindre tourne à une vitesse de 4/3 de tour par seconde, soit un tour et un tiers par
seconde…?
Mais cet objet d'antiquité ne recherche évidemment pas
la perfection. Les frères Lumière en inventant le
cinématographe en 1895 avaient défini aussi la vitesse
de projection à 16 images par secondes pour des
questions pratiques. Mais il s'avère que les premiers
films montrent des actions qui semblent accélérées (ce
n'est qu'une impression). La norme actuelle est de 24
images par seconde. La télévision, elle, en France,
défile à raison de 25 images par seconde et les dessins
animés des studios Disney, notamment, à 30 par souci de rendre ses personnages vivants et
presque réels.
Mais, vigilance ! Il a été observé qu'à partir de 25 images par seconde, la vingt-cinquième
ne serait pas perçue « consciemment » par notre cerveau, mais donc inconsciemment.
C'est-à-dire que cette image serait assimilée sans que l'on s'en rende compte. On l'appelle
image subliminale. Ainsi, lors des élections présidentielles américaines de 1999, on a pu
constater que le spot de campagne de George W. Bush présentait un message d'insulte
destiné à son adversaire : « Al Gore, rat ! » (« salaud ! »).
Enfin, cela est une autre histoire...
Vision, persistance rétinienne et illusions
d'optique.
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I. Vision et défauts de l'œil.
Lorsqu'un de nos yeux reçoit de la lumière d'un objet, une image renversée de cet objet se
forme dans l'œil. Lorsque tout va bien, cette image se trouve exactement sur la rétine :
l'image perçue est nette !
Les défauts les plus courants :

La myopie. Pour un objet éloigné, l'image se forme avant la rétine. L'image paraît
donc floue. On corrige ce défaut en rajoutant devant l'œil une lentille divergente qui
fait se croiser plus loin les rayons lumineux.
oeil "myope"

L'hypermétropie. La vision de loin est correcte, par contre, l'image d'un objet
proche se formerait plus loin que la rétine. Sur celle-ci, l'image est donc floue. Pour
corriger la vision, on rajoute une lentille convergente qui fait se croiser plus tôt les
rayons lumineux.
oeil "hypermétrope"
II. Persistance rétinienne.
La rétine est une membrane couverte de millions de cellules sensibles aux couleurs
primaires (cônes) et à la luminosité (bâtonnets). Lorsqu'une image s'y forme, elle ne
disparaît pas immédiatement mais reste " imprimée " environ un dixième de seconde avant
que les cellules de la rétine redeviennent sensibles.
Plus l'image est fixée longtemps, plus elle persistera longtemps ! C'est la persistance
rétinienne.
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Fixe au moins 15 secondes le dessin ci-dessous puis ensuite fixe le point au centre du carré à droite :
Explication : la rétine conserve l'image quelques secondes ; en plus, les cellules qui ont reçu beaucoup de
blanc sont pendant quelques temps " insensibles ". Le fond blanc apparaît gris. Par contre, les cellules
correspondantes à la zone noire n'ont pas reçu de lumière, elles sont en " pleine forme " et le blanc paraît
alors éclatant !
Ça marche aussi avec les couleurs ! Fixe le disque rouge 15 secondes et fixe ensuite le point au centre du
carré …
C'est grâce à la persistance rétinienne que nous voyons des objets ou des personnes en
mouvement au cinéma ou sur une télévision. Les images projetés sont pourtant fixes, mais
elles défilent très vite (24-25 images par seconde !) : avant qu'une image " disparaisse " de
notre rétine, la suivante arrive !
III. Illusions d'optique.
A chaque image vue, le nerf optique transmet l'image de la rétine au cerveau. Celui-ci
reçoit à chaque instant des millions d'informations ! Il " mélange " alors les images de nos
2 yeux (meilleure vision du relief) et cherche à interpréter, analyser, " comprendre " cette
image.
C'est un travail colossal que notre cerveau effectue chaque seconde ! Et c'est là que parfois,
notre cerveau veut trop bien faire et " voit " des choses fausses. Ce sont des illusions
d'optique !
Relief, perspective, contrastes de couleurs ou de tailles, … notre cerveau n'en fait qu'à sa "
tête " !
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Exemples :
Lignes parallèles ?
Rectangle ou pas rectangle ?
Carrément carré ?
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1 ou 2 cubes ? ............................... Un triangle blanc ?
L'œil se fatigue et bouge !
Quel segment est le plus long ?
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2 disques rouges identiques ?
Jeune femme ou " sorcière " ?
5 longueurs ?
Dans chacun de nos yeux, l'endroit de la rétine où se raccorde le nerf optique est une zone "
aveugle ".
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Pour le vérifier, garde un seul œil ouvert et fixe la lettre correspondante à cet œil (Gauche ou Droit).
Rapproche toi doucement de la feuille : à un moment, la lettre non fixée disparaît !
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