Loi de puissance de Stevens - Stevens's power law

Continuum Exposant ( ) Condition de stimulation
Intensité 0,67 Pression sonore d'une tonalité de 3000 Hz
Vibration 0,95 Amplitude de 60 Hz sur le doigt
Vibration 0,6 Amplitude de 250 Hz sur le doigt
Luminosité 0,33 Cible 5 ° dans l'obscurité
Luminosité 0,5 Source ponctuelle
Luminosité 0,5 Bref flash
Luminosité 1 La source ponctuelle a brièvement clignoté
Légèreté 1.2 Réflexion des papiers gris
Longueur visuelle 1 Ligne projetée
Zone visuelle 0,7 Carré projeté
Rougeur (saturation) 1,7 Mélange rouge-gris
Goût 1.3 Saccharose
Goût 1,4 Sel
Goût 0,8 Saccharine
Odeur 0,6 Heptane
Du froid 1 Contact métallique sur le bras
Chaleur 1,6 Contact métallique sur le bras
Chaleur 1.3 Irradiation de la peau, petite zone
Chaleur 0,7 Irradiation de la peau, grande surface
Inconfort, froid 1,7 Irradiation du corps entier
Inconfort, chaud 0,7 Irradiation du corps entier
Douleur thermique 1 Chaleur radiante sur la peau
Rugosité tactile 1,5 Frotter les toiles d'émeri
Dureté tactile 0,8 Caoutchouc de compression
Envergure des doigts 1.3 Épaisseur des blocs
Pression sur la paume 1.1 Force statique sur la peau
Force musculaire 1,7 Contractions statiques
Lourdeur 1,45 Poids soulevés
Viscosité 0,42 Agitation des fluides de silicone
Choc électrique 3,5 Courant à travers les doigts
Effort vocal 1.1 Pression sonore vocale
Accélération angulaire 1,4 Rotation de 5 s
Durée 1.1 Stimuli à bruit blanc

La loi de puissance de Stevens est une relation empirique en psychophysique entre une intensité ou une force accrue dans un stimulus physique et l' augmentation de l' ampleur perçue de la sensation créée par le stimulus. Elle est souvent considérée comme remplaçant la loi de Weber-Fechner , qui est basée sur une relation logarithmique entre stimulus et sensation, car la loi de puissance décrit une gamme plus large de comparaisons sensorielles, jusqu'à une intensité nulle.

La théorie porte le nom du psychophysicien Stanley Smith Stevens (1906–1973). Bien que l'idée d'une loi de puissance ait été suggérée par des chercheurs du XIXe siècle, Stevens est crédité d'avoir relancé la loi et de publier un ensemble de données psychophysiques pour la soutenir en 1957.

La forme générale de la loi est

où I est l'intensité ou la force du stimulus en unités physiques (énergie, poids, pression, proportions du mélange, etc.), ψ ( I ) est l'amplitude de la sensation évoquée par le stimulus, a est un exposant qui dépend de la type de stimulation ou modalité sensorielle, et k est une constante de proportionnalité qui dépend des unités utilisées.

Une distinction a été faite entre la psychophysique locale , où les stimuli ne peuvent être discriminés qu'avec une probabilité d'environ 50%, et la psychophysique globale, où les stimuli peuvent être discriminés correctement avec une quasi-certitude ( Luce & Krumhansl, 1988). La loi et les méthodes de Weber-Fechner décrites par LL Thurstone sont généralement appliquées en psychophysique locale, alors que les méthodes de Stevens sont généralement appliquées en psychophysique globale.

Le tableau de droite répertorie les exposants rapportés par Stevens.

Méthodes

Les principales méthodes utilisées par Stevens pour mesurer l'intensité perçue d'un stimulus étaient l' estimation de la magnitude et la production de la magnitude . Dans l'estimation de la magnitude avec un standard, l'expérimentateur présente un stimulus appelé standard et lui attribue un numéro appelé module . Pour les stimuli ultérieurs, les sujets rapportent numériquement leur intensité perçue par rapport au standard afin de conserver le rapport entre les sensations et les estimations numériques (par exemple, un son perçu deux fois plus fort que le standard doit recevoir un nombre deux fois le module). Dans l'estimation de la magnitude sans norme (généralement juste une estimation de la magnitude ), les sujets sont libres de choisir leur propre standard, en attribuant n'importe quel nombre au premier stimulus et à tous les suivants, la seule exigence étant que le rapport entre les sensations et les nombres soit préservé. Dans la production de magnitude, un nombre et un stimulus de référence sont donnés et les sujets produisent un stimulus qui est perçu comme ce nombre multiplié par la référence. On utilise également l' appariement inter-modalité , qui implique généralement des sujets modifiant la magnitude d'une quantité physique, telle que la luminosité d'une lumière, de sorte que son intensité perçue soit égale à l'intensité perçue d'un autre type de quantité, comme la chaleur ou la pression. .

des reproches

Stevens a généralement recueilli des données d'estimation de magnitude auprès de plusieurs observateurs, a fait la moyenne des données sur tous les sujets, puis a ajusté une fonction de puissance aux données. Comme l'ajustement était généralement raisonnable, il a conclu que la loi de puissance était correcte.

Une critique principale a été que l'approche de Stevens ne fournit ni un test direct de la loi de puissance elle-même ni des hypothèses sous-jacentes de la méthode d'estimation / production de magnitude: elle ajuste simplement les courbes aux points de données. De plus, la loi de puissance peut être déduite mathématiquement de la fonction logarithmique de Weber-Fechner ( Mackay, 1963 ), et la relation rend les prédictions cohérentes avec les données ( Staddon , 1978). Comme pour toutes les études psychométriques, l'approche de Stevens ignore les différences individuelles dans la relation stimulus-sensation, et il y a généralement de grandes différences individuelles dans cette relation qui obscurciront la moyenne des données ( Greem & Luce 1974 ).

L'affirmation principale de Stevens était qu'en utilisant des estimations de magnitude / productions, les répondants pouvaient porter des jugements sur une échelle de rapport (c'est-à-dire, si x et y sont des valeurs sur une échelle de rapport donnée, alors il existe une constante k telle que x = ky ). Dans le contexte de la psychophysique axiomatique , ( Narens 1996 ) a formulé une propriété testable capturant l'hypothèse sous-jacente implicite que cette assertion impliquait. Spécifiquement, pour deux proportions p et q , et trois stimuli, x , y , z , si y est jugé p fois x , z est jugé q fois y , alors t = pq fois x doit être égal à z . Cela revient à supposer que les répondants interprètent les nombres de manière véridique. Cette propriété a été rejetée sans ambiguïté ( Ellermeier & Faulhammer 2000 , Zimmer 2005 ). Sans supposer une interprétation véridique des nombres, ( Narens 1996 ) a formulé une autre propriété qui, si elle était maintenue, signifiait que les répondants pouvaient porter des jugements à l'échelle du rapport, à savoir, si y est jugé p fois x , z est jugé q fois y , et si y ' est jugé q fois x , z ' est jugé p fois y ' , alors z doit être égal à z ' . Cette propriété a été maintenue dans diverses situations ( Ellermeier & Faulhammer 2000 , Zimmer 2005 ).

Les critiques de la loi de puissance soulignent également que la validité de la loi dépend de la mesure de l'intensité de stimulus perçue qui est utilisée dans les expériences pertinentes. ( Luce 2002 ), à la condition que la fonction de distorsion numérique des répondants et les fonctions psychophysiques puissent être séparées, ont formulé une condition comportementale équivalente à la fonction psychophysique étant une fonction de puissance. Cette condition a été confirmée pour un peu plus de la moitié des répondants et la forme de puissance s'est avérée une approximation raisonnable pour les autres ( Steingrimsson et Luce 2006 ).

On s'est également demandé, en particulier en termes de théorie de la détection du signal , si un stimulus donné est effectivement associé à une intensité perçue particulière et absolue ; c'est-à-dire indépendant des facteurs et conditions contextuels. En accord avec cela, Luce (1990, p. 73) a observé que "en introduisant des contextes tels que le bruit de fond dans les jugements de sonie, la forme des fonctions d'estimation de magnitude s'écarte certainement fortement d'une fonction de puissance". En effet, presque tous les jugements sensoriels peuvent être modifiés par le contexte dans lequel un stimulus est perçu.

Voir également

Références

  • Ellermeier, W.; Faulhammer, G. (2000), "Évaluation empirique des axiomes fondamentaux de l'approche de mise à l'échelle des rapports de Stevens: I. Production de Loudness", Perception & Psychophysics , 62 (8): 1505-1511, doi : 10.3758 / BF03212151 , PMID  11140174
  • Greem, DM; Luce, RD (1974), "Variabilité des estimations de magnitude: une analyse de la théorie du temps", Perception & Psychophysics , 15 (2): 291–300, doi : 10.3758 / BF03213947
  • Luce, RD (1990), "Lois psychophysiques: correspondance inter-modale", Psychological Review , 97 (1): 66–77, doi : 10.1037 / 0033-295X.97.1.66
  • Luce, RD (2002), "Une théorie psychophysique des proportions d'intensité, des présentations conjointes et des correspondances", Psychological Review , 109 (3): 520-532, CiteSeerX  10.1.1.320.6454 , doi : 10.1037 / 0033-295X.109.3 .520 , PMID  12088243
  • Narens, L. (1996), "Une théorie de l'estimation de la magnitude du rapport", Journal of Mathematical Psychology , 40 (2): 109-129, doi : 10.1006 / jmps.1996.0011
  • Luce, RD et Krumhansl, C. (1988) Mesure, mise à l'échelle et psychophysique. Dans RC Atkinson, RJ Herrnstein, G. Lindzey et RD Luce (Eds.) Stevens 'Handbook of Experimental Psychology . New York: Wiley. Pp. 1–74.
  • Smelser, NJ et Baltes, PB (2001). Encyclopédie internationale des sciences sociales et comportementales . pp. 15105-15106 . Amsterdam; New York: Elsevier. ISBN  0-08-043076-7 .
  • Steingrimsson, R .; Luce, RD (2006), «Évaluation empirique d'un modèle de jugements psychophysiques globaux: III. Une forme pour la fonction psychophysique et le filtrage d'intensité», Journal of Mathematical Psychology , 50 (1): 15–29, doi : 10.1016 / j .jmp.2005.11.005
  • Stevens, SS (1957). "Sur la loi psychophysique". Revue psychologique . 64 (3): 153–181. doi : 10.1037 / h0046162 . PMID  13441853 .
  • Stevens, SS (1975), Geraldine Stevens, rédactrice en chef. Psychophysique: introduction à ses perspectives perceptuelles, neuronales et sociales , Transaction Publishers, ISBN  978-0-88738-643-5 .
  • Zimmer, K. (2005). "Examiner la validité des rapports numériques dans le fractionnement de sonie" . Perception et psychophysique . 67 (4): 569-579. doi : 10.3758 / bf03193515 . PMID  16134452 .