Au cours de trois voyages à Londres au tournant du 20e siècle, Claude Monet a peint plus de 40 versions d'une même scène :le pont de Waterloo sur la Tamise. Le sujet principal de Monet n'était pas le pont lui-même, toutefois; il a été le plus captivé par le paysage et l'atmosphère de la scène, avec sa lumière passagère, brouillard, et brume.

Huit peintures de cette série de brouillards londoniens sont la pièce maîtresse de l'exposition de la Memorial Art Gallery, Monet's Waterloo Bridge:Vision and Process. Maître reconnu de la peinture de paysage, Monet était un fondateur à part entière du mouvement impressionniste, qui a embrassé la philosophie d'exprimer les effets sensoriels fugaces dans une scène.

Mais comment Monet représente-t-il la même scène à différents moments de la journée et dans différentes conditions ? Et comment un spectateur voit-il les coups de pinceau d'un artiste comme une image cohérente, et des couleurs très différentes comme le même pont ?

Avec chacun des tableaux de la série, Monet manipule la perception du spectateur d'une manière que les scientifiques de l'époque ne comprenaient pas complètement. Aujourd'hui, des recherches telles que celles menées au Center for Visual Science de l'Université de Rochester, fondée en 1963, donne un aperçu de la complexité du système visuel, éclairant les processus de Monet et les subtilités de son travail.

Comment nos yeux et notre cerveau fonctionnent-ils ensemble pour nous permettre de voir les couleurs ?

La Memorial Art Gallery s'est associée au Carnegie Museum of Art et au Worcester Art Museum pour analyser les pigments de couleur que Monet a utilisés dans sa série Waterloo Bridges. Ils ont découvert que Monet utilisait une palette de couleurs très limitée dans sa série Waterloo Bridge, mais était encore capable d'évoquer un large éventail d'ambiances. Comment a-t-il fait cela?

La réponse concerne la façon dont nos yeux captent les longueurs d'onde de la lumière, que notre cerveau interprète, dit David Williams, professeur d'optique à Rochester et directeur du Rochester's Center for Visual Science. Dans la rétine de l'œil, il existe trois types de cônes :bleus, qui est sensible aux courtes longueurs d'onde de la lumière ; vert, qui est sensible à la longueur d'onde moyenne ; Et rouge, qui est sensible aux grandes longueurs d'onde. Ces signaux trichromatiques "sont très simples, pourtant les myriades de nuances de couleurs que nous expérimentons sont dérivées de ces trois-là, " dit Williams, dont le laboratoire, dans les années 1990, a été le premier à imager les trois types de cônes dans une rétine humaine vivante et à identifier comment les cônes sont disposés.

De la rétine, les signaux voyagent le long du nerf optique jusqu'au cortex visuel à l'arrière du cerveau. Les signaux sont ensuite transmis dans les deux sens entre le cortex visuel et d'autres parties du cerveau de niveau supérieur, y compris ceux impliqués dans l'attention, Mémoire, vivre, et les préjugés. Le travail du cerveau est d'intégrer les informations sensorielles des yeux en morceaux :lignes, formes, et la profondeur et les construire en objets et en scènes.

Comment le cerveau voit la couleur

Comment le système visuel est-il devenu si compliqué ?

Afin d'illustrer cette complexité du système visuel humain, Duje Tadin commence souvent son cours sur la perception en demandant aux élèves ce qui est plus difficile :maths ou vision ?

La plupart des gens disent maths.

"Bien sûr, C'est une question piège, " dit Tadin, professeur de sciences du cerveau et cognitives à Rochester, qui étudie les mécanismes neuronaux de la perception visuelle. "Les mathématiques sont plus difficiles pour nous parce que si peu de notre cerveau y est consacré alors qu'environ la moitié du cerveau est consacrée à la perception." Prenez des ordinateurs, par exemple. Les programmes de vision par ordinateur sont encore loin de ce que les humains peuvent faire, pourtant, même les plus petits smartphones peuvent effectuer des calculs complexes. "C'est parce que les mathématiques sont simples et qu'il y a toujours une bonne réponse, " dit Tadin. " La perception est fortement interconnectée avec d'autres aspects du traitement du cerveau. Vos expériences antérieures, vos attentes, la façon dont tu fais attention, toutes ces autres choses qui ne sont pas nécessairement liées à la perception affectent en fait la façon dont vous percevez les choses."

Vision humaine, alors, est « un processus de reconstruction massive, " dit Woon Ju Park, un ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Tadin, qui a aidé à monter l'exposition complémentaire du MAG Voir en couleur et en noir et blanc. "Cela rend notre perception parfois différente du monde physique existant à l'extérieur de nous."

Comment percevons-nous les formes 3D sur une toile 2D ?

L'une des façons dont un artiste comme Monet exploite la perception est de peindre une scène en trois dimensions sur une toile en deux dimensions. Le processus est similaire à ce que font les yeux et le cerveau, Tadin dit :nos yeux sont courbés, mais essentiellement un monde tridimensionnel est projeté - à l'envers - sur une rétine plate. Le cerveau doit relier les points, retournez l'image à l'endroit, et extraire cette troisième dimension manquante. Monet "trompe" le cerveau du spectateur en représentant des éléments de lumière, ombre, et contraste pour peindre « l'illusion » d'un pont en trois dimensions.

"Vous savez peut-être que c'est une illusion, mais votre cerveau regroupe automatiquement les choses et vous fait savoir qu'il s'agit d'une scène en trois dimensions, " dit Tadin. Monet décrit les choses qui sont plus éloignées, comme les cheminées de la série Waterloo Bridges, comme plus petites et plus floues pour donner une impression de profondeur. La fonction de regroupement du cerveau nous permet également de voir la forme d'un pont, fleuve, et des cheminées avant de voir les coups de pinceau individuels de Monet.

"Le but de notre perception visuelle n'est pas de nous donner une image précise de l'environnement qui nous entoure mais de nous donner l'image la plus utile, " dit Tadin. " Et les plus utiles et les plus précis ne sont pas toujours les mêmes. "

Comment percevons-nous la lumière dans les tableaux de Monet ?

L'illumination d'un objet, par exemple, peut altérer la perception. C'est parce que ce qui arrive à nos yeux lorsque nous regardons un objet est une combinaison à la fois de l'éclairage tombant sur l'objet et des propriétés intrinsèques de l'objet lui-même, dit Williams. "Votre cerveau a un vrai défi, qui consiste à découvrir ce qui est vrai à propos de cet objet même si ce qui arrive à votre œil est radicalement différent selon la façon dont il est illuminé."

Lorsque vous prenez un objet comme une feuille de papier blanc, il sera presque toujours interprété comme du blanc - un phénomène connu sous le nom de constance de la couleur - même si la lumière arrivant à votre œil à partir du papier sera de couleur très différente selon la façon dont il est éclairé. Par exemple, si tu mets le papier dehors, il paraîtra encore blanc dans la lumière du matin, En milieu de journée, et quand le soleil se couche, même pensé « si nous devions faire des mesures objectives de la lumière entrant dans votre œil dans ces diverses circonstances, ils seraient très différents, " il dit.

Le pont de Waterloo lui-même ne change jamais de couleur, mais Monet le peint en mélangeant des pigments de couleur qui diffèrent par l'éclat, la teinte (la luminosité ou l'obscurité relative d'une couleur), et l'intensité (saturation d'une couleur) pour représenter le lever du soleil, la lumière directe du soleil, et crépuscule. Le cerveau est capable d'absorber l'illumination sur toute la scène, intégrer des informations, et faire des déductions. Si tous les objets ont une dominante bleuâtre, par exemple, le cerveau est capable de déduire qu'il fait très probablement jour avec un ciel bleu. Si les objets ont une dominante rougeâtre, le cerveau en déduit que le coucher du soleil approche très probablement, dit Williams. Finalement, "Le travail de Monet souligne à quel point une même scène peut être différente, selon la façon dont il est éclairé. Mais toute personne ayant une vision normale des couleurs qui regarde cette série le saura :le pont est en brique grise, quelle que soit l'heure de la journée, parce que le cerveau a développé des astuces intelligentes pour estimer les vraies propriétés des objets malgré la riche variété de conditions d'éclairage que nous rencontrons normalement. »

Le phénomène de constance des couleurs, que les scientifiques de la vision étudient depuis de nombreuses années, a reçu une grande attention il y a plusieurs années dans la tristement célèbre illusion vestimentaire, dans lequel les personnes regardant la même image d'une robe la considéraient comme bleue et noire ou blanche et or. Alors que la robe elle-même était en fait bleue et noire, les gens ont fait des hypothèses différentes sur la façon dont la robe était illuminée, lequel, à son tour, conduire à des perceptions différentes de la couleur de la robe elle-même. "Jusqu'à ce moment-là, de nombreux chercheurs supposaient que toute personne ayant une vision normale des couleurs avait des perceptions plus ou moins similaires, " Williams dit. " Les différences remarquables dans l'interprétation des gens de la robe étaient vraiment une révélation, sans jeu de mots, pour beaucoup dans la communauté de vision."

Une autre chose à savoir sur la perception de la couleur est qu'elle est relative :une couleur change au fur et à mesure qu'elle interagit avec les autres couleurs qui l'entourent. Monet applique souvent des couleurs très différentes côte à côte, sans les mélanger, une technique qui exploite le contraste simultané :la même couleur apparaîtra différemment lorsqu'elle est placée à côté de différentes couleurs. Les coups de pinceau rugueux, alors, sont chacun "comme des taches de lumière qui stimulent nos yeux, " Park dit. "Les téléspectateurs peuvent utiliser leurs propres processus de reconstruction dans le cerveau pour intégrer ces patchs dans des objets cohérents qui sont significatifs pour eux."

Alors que nos yeux et notre cerveau travaillent pour créer une vision cohérente du monde, un artiste impressionniste comme Monet est capable de faire le contraire pour déconstruire une scène en coups de pinceau individuels, elle dit. "Monet décompose ses expériences perceptives en différentes unités de base de traitement visuel, " y compris la couleur et la forme, plutôt que de se concentrer sur l'objet du pont lui-même.

Comment une personne daltonienne ou une personne atteinte de troubles visuels ou cérébraux voit-elle l'art ?

L'un des moyens les plus importants de comprendre comment fonctionne la vision humaine pour intégrer des parties dans un tout est de comprendre ce qui se passe quand cela ne fonctionne pas. Tadin, par exemple, travaille pour traiter et diagnostiquer plus précisément les anomalies visuelles atypiques associées à l'autisme et à la schizophrénie.

"Nous savons que dans la schizophrénie, la perception visuelle change, " dit Tadin. " Une personne atteinte de schizophrénie peut avoir des hallucinations visuelles, mais aussi leur traitement des informations sensorielles entrantes des yeux est atypique, résultant en différentes expériences visuelles, affectant la façon dont on perçoit et crée l'art."

Williams et ses collègues travaillent sur des approches pour restaurer la vision des aveugles, soit en remplaçant les cônes photorécepteurs parfois détruits par une maladie rétinienne, soit en convertissant d'autres, les cellules intactes de la rétine - qui ne sont normalement pas sensibles à la lumière - en cellules sensibles à la lumière qui peuvent remplacer les cônes. "Le daltonisme peut être considéré comme une forme très bénigne de ces maladies, dans lequel une personne manque généralement un seul des trois cônes responsables de la vision diurne, ", dit Williams.

Comment les daltoniens voient l'art

Il existe trois principaux types de daltonisme :

• Un protanope est daltonien rouge-vert, manque de cônes rouges, et a du mal à distinguer le rouge, vert, et jaune; les chercheurs s'attendent à ce que la couleur de leur monde varie du bleu au blanc en passant par le jaune sans perception des rouges et des verts.
• Un deutéranope est daltonien rouge-vert, manque de cônes verts et, comme un protanope, les chercheurs s'attendent à ce que la couleur de leur monde varie du bleu au blanc en passant par le jaune sans perception des rouges et des verts. Parce qu'ils ont des cônes sensibles à la lumière rouge, les objets rouges seront plus brillants pour le deutéranope que pour le protanope.
• Un tritanope est daltonien bleu-jaune, manque de cônes bleus, et a du mal à faire la distinction entre le bleu et le jaune; les chercheurs s'attendent à ce que leur monde apparaisse dans différentes nuances de rouge, blanche, et vert.

Toujours, nous ne pouvons jamais savoir ce qu'une autre personne voit, une énigme qui a également déconcerté les philosophes et continue d'occuper la recherche scientifique aujourd'hui. Alors que la plupart d'entre nous considèrent la vision comme allant de soi comme un processus inconscient nous permettant d'absorber et d'interpréter des informations, Tadin dit, "C'est beaucoup plus difficile pour nous d'étudier des choses qui sont faciles pour nous."