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La psychophysique étudie les relations entre les stimuli physiques présents dans l’environnement et les sensations perçues par les individus (réponses psychologiques).

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Quelques exemples sont donnés dans le tableau suivant :

1. Seuils

FECHNER proposa en 1860 une méthode pour mesurer les sensations perçues basée sur une comparaison des différents niveaux de perception d’intensité sensorielle d’un stimulus physique dans un groupe de sujets. 2 types de seuils sont mesurés :

• Le seuil absolu : Reiz Limen (RL) qui correspond au niveau minimum détectable.
• Le seuil relatif : Differenz Limen (DL) qui permet de différencier 2 niveaux d’intensité tout juste différents du même stimulus.

Le seuil absolu est défini par la valeur qui évoque une réponse dans 50% des cas et le seuil relatif est la différence entre 2 stimuli, telle que le même sujet rapportera qu’il existe une différence dans 50% des cas.

Les conditions environnementales jouent un rôle et peuvent conduire à une erreur constante, positive ou négative.

Le DL change en magnitude en proportion de la valeur du stimulus initial. Pour une luminance par exemple, le sujet est capable de percevoir une différence entre une lumière de 100 et 110 unités, ce qui donne un DL à 10. Cependant, si la luminance est changée pour 1000 unités, le sujet ne va pas percevoir de changement, jusqu’à ce qu’une variation plus importante à 1100 unités ne soit effective, soit un DL à 100. Le DL n’est pas constant, mais proportionnel à la valeur initiale (dans l’exemple 10% du stimulus initial) :

DL / S = K

S est l’intensité du stimulus de départ et K une constante qui varie avec le sens utilisé (par exemple K=0,02 pour l’intensité lumineuse et K=0,04 pour l’intensité sonore).

La loi de FECHNER est donc :

R = c . log S

Avec R qui représente la réponse et c une constante.

2. Méthode des limites

On utilise la méthode des limites pour établir RL en présentant des séries de stimuli descendants. Après chaque stimulus, le sujet doit dire s’il perçoit ou pas le stimulus. La série s’arrête lorsque le stimulus n’est plus perceptible. Une série ascendante suit en partant d’un stimulus non détectable. Puis on alterne les séries ascendantes et descendantes, le stimulus de départ étant variable avec les séries.

Le DL est établi en présentant des séries ascendantes et descendantes d’un stimulus standard (St) et d’un stimulus de comparaison (Co). Le sujet doit dire s’il est supérieur, identique ou inférieur. Dans une série descendante, le point seuil est localisé au premier changement de réponse Co est supérieur à St (T+) et la première réponse Co est inférieur à St (T-). On calcule les moyennes de T+ et T- dans les 2 types de séries.

On peut définir différents paramètres :

Exemple en ergonomie : mesure de la capacité des sujets à percevoir la force exercée sur la pédale d’embrayage d’un véhicule, pour voir si la force perçue est dépendante de la résistance de la pédale.

3. Méthode des ajustements

Dans cette méthode, on demande au sujet d’ajuster de façon répétée Co jusqu’à ce qu’il apparaisse égal à St. On peut ainsi mieux établir la variabilité d’une égalité.

PE et Q sont égaux à DL dans la méthode des limites.

Exemple en ergonomie : déterminer le poids maximal acceptable de manipulation de matériel sur différents types de sols à adhésivité variable.

4. Méthode des stimuli constants

On présente au sujet différentes valeurs de stimuli au hasard et il doit répondre si oui ou non, il les détecte. Le niveau moyen de Co devrait se situer près du RL. Les autres stimuli sont répartis avec des intervalles égaux au-dessus et au-dessous du RL. 50 à 200 répétitions sont nécessaires, par niveau, ce qui permet un traitement statistique des réponses. La proportion de oui est calculée pour chaque niveau de stimulus.

Exemple en ergonomie : mesurer la perception de la profondeur par l’utilisateur dans des écrans stéréoscopiques.

5. Erreurs classiques

• Effet spatial : il est dû à un arrangement ou une orientation du fond géométrique dans la présentation du stimulus ;
• Effet temporel : des stimuli égaux successifs ne sont pas perçus de la même façon, le second étant souvent mieux détecté que le premier ;
• Tendance séquentielle : les seuils sont perçus différemment dans les séries ascendantes et descendantes ;
• Biais d’attente : le sujet ne doit pas recevoir de résultat pendant l’expérimentation.