La perception visuelle un élément indispensable aux jeux vidéo

La perception visuelle un élément indispensable aux jeux vidéo
Last Updated Monday, 15 November 2010 03:56
 I/La perception visuelle un élément indispensable aux
jeux vidéo
L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement
électromagnétique et de ses relations avec la vision. Alors de quelle manière l'œil voit-il lorsque
nous jouons à des jeux vidéo ?
A- L'œil, un organe sensoriel exceptionnel
1) A quoi sert l'œil ?
L'œil est l'organe de la vision, sens qui permet à un être vivant de capter la lumière pour ensuite
l'analyser et interagir avec son environnement
Dans le monde animal, il existe au moins quarante types d'organes visuels que l'on appelle «
yeux ». Les yeux les plus simples sont tout juste capables de déceler la différence entre
lumière et obscurité tandis que les yeux les plus complexes, comme l'œil humain, permettent
de distinguer les formes et les couleurs.
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2) Anatomie et structures de l'oeil :
La sensibilité de l'œilcorrespond àla quantité minimale de lumière qu'il est capable de
percevoir. La sensibilité dépend essentiellement de la taille de l'œil, mais aussi de sa géométrie
et notamment de la présence d'autres structures ombrageantes diminuant la quantité de
lumière incidente. De plus, la sensibilité de l'œil est souvent modulable par l'animal, par
exemple par la présence d'un diaphragme chez les mammifères modifiant la quantité de
lumière admise.
Nous nous sommes donc demandés : "Quelles sont les caractéristiques d'un oeil?" afin de
mieux connaître son anatomie, pour ensuite mieux étudier et comprendre son fonctionnement.
Pour y répondre, nous avons nous même décidé de réaliser une dissection d'un oeil.
Malheuresement nous n'avons pas pu disséquer des yeux d'humains car ilétait impossible de
s'en procurer, du coup nous avons pris des yeux de porc.
Voir TP: Dissection d'un oeil
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La Structure interne de l'oeil
B- La vision, un outil vital à l'homme
1) Qu'est-ce que la vision ?
La vision est le sens dédié à la perception de la lumière, autrement dit la partie dite visible durayonnement électromagnétique soit, pour l'œil humain, les longueurs d'onde comprisesenviron entre 350 et 750 nm.
La vision recouvre l'ensemble des mécanismes physiologiques et psychologiques par lesquelsla lumière émise ou réfléchie par l'environnement détermine des impressions sensorielles denatures variées, comme les formes, les couleurs, les textures, le mouvement, la distance et lerelief. Ces mécanismes font intervenir l'œil, organe récepteur de la vue, mais aussi desprocessus cognitifs complexes mis en œuvre par des zones spécialisées du cerveau .
Par extension, on appelle vision artificielle le domaine technologique dont l'objectif est dedéduire la position de points dans l'espace à trois dimensions à partir d'une ou de plusieurscaméras. La vision artificielle, qui repose sur la théorie mathématique de la géométrieprojective, permet notamment à un robot de se déplacer de manière autonome dans le monderéel.
2) De l'envers à l'endroit :
Chaque point d'un objet placé devant l'œil émet un faisceau de rayons lumineux. Ces derniers,avant d'atteindre la rétine, doivent traverser une succession de milieux transparents : la cornée,l'humeur aqueuse, le cristallin, le corps vitré.
L'ensemble de ce système optique équivaut à une chambre noire, munie d'une lentilleconvergente. Il donne d'un objet lumineux placé en avant de l'œil une image réelle et inversée.Il semble qu'à la naissance, l'être humain voit à l'envers ! Au cours de son développementsensoriel et mental, dès le plus jeune âge, il prend peu à peu connaissance du monde extérieurpar la mise en jeu d'un ensemble complexe de fonctions, en particulier grâce au contrôle dusens tactile. Il est donc normal qu'il y ait une correspondance entre les messages visuels etceux des autres sens.
En effet, le cerveau humain n'est pas un simple observateur de notre rétine. Le retournementde l'image sur cette partie de l'œil se fait naturellement, le cerveau considérant non pas l'imagepoint à point, mais le positionnement réel de l'objet, suite à la connaissance acquise del'environnement. Par exemple, lorsqu'on place devant les yeux d'une personne des verres quirenversent l'image des objets avant que les rayons lumineux ne pénètrent dans l'œil et neforment une image droite sur la rétine, le sujet voit d'abord le monde à l'envers. Mais, au boutde quelques jours, il aura de nouveau une vision normale. Cette expérience montre qu'il y abien rectification, parce que l'on a troublé l'état primitif des choses.
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Schéma du renversement de l'image par l'oeil
3) La modélisation de la vision par l'œil :
Après avoireffectué quelques recherches surle renversement d'une image par l'oeil, on s'estdonc demandé : "Comment l'oeil perçoit-il un objet ?". Nous avons donc réalisé un TP dans lebut de trouver une réponse à notre interrogation précédente. Dans ce TP, nous avons étudiédeux cas, un avec une lentille convergente et une autre sans lentille convergente, puis nousavons aussi essayé de modifier les distances lentille-écran. On a donc conclue, d'après nosrésultats avec la lentille convergente, que l'oeil renverse les images.
Voir TP : modélisation de l'œil
C- Une des spécificités de l'œil : La persistance rétinienne
1) Qu'est-ce que la persistance rétinienne ?
Le principe de la persistance rétinienne est à la base même du cinéma, de la télévision et aussides jeux vidéo. La découverte du principe de persistance des impressions rétiniennesremonterait au IIe siècle.
En 1829, le Belge Joseph Plateau établit qu'une impression lumineuse reçue sur la rétinepersiste 1/12e de seconde après la disparition de l'image ; il en conclut que des images sesuccédant à plus de 12 par seconde donnent l'illusion du mouvement.
Les images que nous recevons de l'extérieur se forment au fond de notre œil sur une couchesensible appelée la rétine.
Cette rétine envoie le message visuel à notre cerveau par l'intermédiaire du nerf optique. Larétine possède une substance, "le pourpre rétinien", qui est décomposé par la lumière mais sereforme extrêmement vite (en environ 1/12ème de seconde). Mais il existe tout de même unerupture à cause de ce très court instant. Il suffit donc de regarder des images qui défilent à unrythme de plus de 12 images par seconde pour avoir l'impression qu'elles se suivent sansrupture.
2) Le rôle de la rétine :
Tapissant le fond de l'œil, la rétine visuelle ou nerveuse est le lieu de traduction du messagelumineux venant de l'extérieur sous forme de signaux nerveux qui seront envoyés au cerveau. Ils'agit d'un tissu très fin, organisée en dix couches de cellules. Nous ne parlerons que des troiscouches qui nous intéressent :
 - La couche qui contient les photorécepteurs rétiniens (les cônes et les bâtonnets). Ils seprésentent sous la forme de cellules très allongées, disposées perpendiculairement à la surfacede la rétine et répartis de façon dense et régulière.
 - La couche granuleuse interne qui contient les cellules bipolaires.
 - La couche contenant les cellules ganglionnaires dont les prolongements (axones) serassemblent pour former le nerf optique et qui sont chargées de transmettre les informations aucerveau.
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La rétine : une architecture complexe formée de plusieurs couches cellulaires
Les cellules photoréceptrices :
- Les cônes et les bâtonnets contiennent des pigments qui subissent des transformationschimiques sous l'effet de la lumière. Ces transformations chimiques permettent de transformerl'énergie lumineuse en messages nerveux. Il existe trois types différents de cônes qui sontsensibles à la lumière rouge, à la lumière bleue ou à la lumière verte. Cette différence desensibilité nous permet de percevoir les couleurs la journée. Lorsque la quantité de lumièreentrant dans l'oeil devient insuffisante, les cônes ne peuvent plus assurer la vision descouleurs. Les bâtonnets prennent alors la relève. Extrêmement sensibles à lalumière, ils permettent de voir lorsque la luminosité est faible, la nuit par exemple. Ils n'assurentqu'une vision en niveaux de gris.
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