第五章视觉和听觉

第五章视觉与听觉视觉系统视觉的基本功能颜色视觉听觉系统响度与音高量表空间听觉1一、视觉系统眼睛视神经通路与大脑神经细胞的感受野特征觉察器（featuredetectors）视觉系统中只对视野内确定位置上有一定特征的刺激形式产生最大反应的某些特殊神经元，又称特征检测器。

2二、视觉的基本功能（一）视觉的感受性光谱感受性暗适应和光适应（二）空间辨别（三）时间辨别（四）客体的识别与定位：焦点系统与周围系统3（一）视觉的感受性

1、光谱感受性光的物理特性及其心理感受波长：色调振幅（光强，能量）：明度纯度（成分）：饱和度41、光谱感受性（1）人眼不能看到所有的光线。人眼的适宜刺激，即可见光的波长范围大约是400nm（紫色）——700nm（红色）。人眼视网膜有两种感光细胞锥体细胞：明视觉杆体细胞：暗视觉51、光谱感受性（2）明视觉暗视觉感受器锥体细胞杆体细胞视网膜位置集中在中央凹网膜边缘功能上的亮度水平白天日光黑夜光线最敏感的波峰555nm507nm颜色视觉有无暗适应快，约5分钟慢，约30分钟空间分辨高敏度，光感受性低低敏度，光感受性高表5.1明视觉（锥体）与暗视觉（杆体）的特性6人眼对不同波长光线的感受性是不同的：觉察不同的光波所需的光强不同71、光谱感受性（3）Purkinje效应J.E.Purkinje1825年发现，在日光下看起来明度相等的红花和蓝花，到了黄昏时，即光度变弱时，两种花的色调都变淡了，但蓝花看起来却比红花显得亮些。这种现象，即当照度降低，使锥体视觉转换到杆体视觉时，眼睛对光谱短波部分感受性提高的效应叫做Purkinje效应（荆其诚，1987）。82、暗适应与光适应（1）暗适应（darkadaptation）在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程明适应（lightadaptation）在光亮中视觉感受性很快下降的过程92、暗适应与光适应（2）05101520253035345678暗适应时间（分钟）阈限的对数值图5-15

在暗适应过程中视觉阈限的变化测量暗适应10（二）空间辨别眼睛的空间辨别能力即视锐度（视敏度）（visualacuity）是指分辨物体轮廓和物体细节的能力，表现为觉察目标刺激的存在以及辨别物体细节的准确性。视角（visualangle）：离眼睛一定距离的物体的大小与眼睛形成的张角。11在一定的空间范围，眼睛能分辨物体的视角越小，视觉敏锐度就越良好。121、觉察觉察（detection）不要求区分物体各部分的细节，只要求发现对象的存在。在暗背景上觉察明亮的物体主要决定于物体的亮度，而不完全决定于物体的大小。人们觉察明亮背景上的暗物体的能力是很强的，这种觉察主要取决于视网膜上刺激物的投影与其周围的亮度差别，所以，在明亮背景上觉察暗物体，主要是对比的辨别。132、定位、解像与识别定位（localization）是觉察两根线是否连续或彼此有些错位的能力。解像（resolution）是知觉某一模式具体元素之间分离的能力。识别（recognition）是确认物体及细节的能力。14（三）时间辨别在某种条件下，闪烁的灯光可能会被知觉为连续的。物理上闪烁的光在主观上引起的感觉介于闪烁与稳定之间时的频率叫做临界闪光频率（criticalflickerfrequency），或临界融合频率（criticalfusionfrequency），简写为CFF。151、CFF的测量转盘闪烁法数字式亮点闪烁仪测到的CFF越高，被试对光刺激的时间辨别力越好162、影响CFF的因素光强与CFF闪光照射区域面积与CFF视网膜位置与CFF17（四）客体的识别与定位：焦点系统与周围系统焦点系统（focalsystem，又称what通路）主管客体的识别与再认，这就是膝状体-纹状体视觉系统（geniculo-striatevisualsystem），它包括视网膜中央凹在内的中心区、外侧膝状体和初级视皮层区（纹状体）；周围系统（ambientsystem，又称where通路）主管客体的定位，这就是视网膜背盖视觉系统（retinotectalvisualsystem），它包括视网膜的中央凹区域以及边缘区域、上丘和外纹状体。18三、颜色视觉颜色是人类环境的一个普遍特色。颜色加强了物体表面的对比，促进了客体的觉察与区分，为再认客体提供了清楚的线索。19（一）颜色的明度、色调和饱和度颜色的明度与其物理刺激光波强度-亮度相对应。颜色的色调与其物理刺激的光波波长相对应。颜色的饱和度与其物理刺激的光波的纯度相对应。20（二）颜色混合加法的颜色混合（additivecolormixture）光谱中的色光混合是加色法：红色+绿色=黄色红色+蓝色=紫色蓝色+绿色=青色红色+蓝色+绿色=白色21减法的颜色混合（subtractivecolormixture）颜料、油漆等的混合配色是减色法黄色=白色-绿色紫色=白色-红色黄色+紫色=白色-蓝色-红色=绿色紫色+青色=白色-绿色-红色+蓝色熟悉性和过去经验对外观颜色的作用被归结为记忆色（memorycolor）。22（三）颜色理论三色理论（trichromaticreceptortheory，又称杨-赫尔姆霍茨理论：Young-Helmholtztheory）存在三种锥体细胞分别对红色光、绿色光和蓝色光最敏感，这些感受器引起兴奋过程的相互作用，便产生各种不同的颜色感觉。如红光照射到视网膜上，红色感受器兴奋最大，绿色感受器兴奋较小，而蓝色感受器兴奋更小，这样就产生红色感觉。当红光与绿光同时作用于视网膜，红色感受器与绿色感受器兴奋最大，因而就产生黄色感觉。如果三个感受器都处在同样兴奋水平时，便产生白色感觉。23三色理论可以很好地解释颜色混合现象及颜色后象难以解释色盲现象：例如红绿色盲能看见黄色，而按三色说，黄是由红绿混合而成的，因此红绿色盲应该看不见黄色，这很矛盾。这个学说对颜色在神经通路中如何传递和编码也没有清楚地说明。24Hering对立机制理论（opponent-processtheory）（又称四色理论）(1)视觉系统中有三种感受器，即红—绿、黄—蓝、白—黑。

(2)在各感受器(或称机制中引起颉抗的反应)哪一方反应大，即成为最终的反应。如：红光刺激使红绿色素分解，产生“红”的感觉；绿光刺激使红绿色素合成产生绿色感觉三种视素的对立过程的组合产生各种颜色感觉和各种颜色混合现象。25近代电生理研究确实发现，在光的神经传导通路中，存在着这种颉抗反应。黑灵的学说能够解释红绿色盲产生黄色感觉的现象，但对于三原色能产生光谱一切颜色这一现象不能给予很好的解释。26仅仅由黑白刺激也可以产生颜色感觉，人们称之为主观颜色（subjectivecolor）。2728听觉听觉系统听觉的物理刺激和心理感受听觉掩蔽听觉定位29一、听觉系统耳的结构外耳中耳内耳耳廓外耳道鼓膜鼓室听小骨半规管前庭耳蜗30二、听觉的物理刺激和心理感受听觉是个体对声波的心理反映频率——音高振幅（强度）——响度（音强）波形——音色311、频率——音高频率：声波每秒震动的次数音高：人对声波频率的心理反映人耳可以受到的声波的适宜频率：16-20000Hz频率越快，听到的声音越高，但并非线性关系32心理上的音高主要与频率有关，但并不完全由频率决定，也受刺激强度的影响。对于同一声音刺激的音高感知，不同个体之间有较大的个体差异33频率：Hz，音高：Mel，并规定，40dB时，频率为1000Hz的纯音的音高为1000Mel音高与频率之间的关系可用音高量表方法：感觉等距法；二分法，多分法34振幅（强度）影响音高声音的频率不是决定音高的唯一因素。很多研究发现音高也在一个轻微的程度上依赖于声音刺激的强度中等频率范围1000一至3000Hz，强度对音高没有什么影响，在低频增加强度时，音高随之降低：在高频，增加强度后音高随之升高。352、振幅——响度响度主要是由声波的强度(振幅)所决定的心理量，反映了刺激的强烈程度。其单位是sone。响度主要是声压的函数36频率影响音强（响度）响度不但随声波的物理强度变化，同时也随着声音的频率变化。规定：1000Hz的纯音其强度为40分贝时所产生的响度叫做1sone刺激的强度增加量相同时，不同频率下响度的增加量却不同。37●●●38响度和响度级的概念不同，二者都表示对响度的测量。响度表示一个声音有多响。响度级是，当人们听到一个声音比另一个声音响时，其响度的等级是多少。响度级规定：某一声波（不管其声压级如何）与1000Hz声压级是70分贝的纯音同样响时，该声波的响度级就被认为是70Phon。0分贝则是响度零级。393、波形——音色音色是声波的主观属性据声波的类型可分为纯音和复合音两类：纯音：波形成正弦波的声音复合音：由不同频率和振幅的纯音相混合而成的音乐音：具有周期性的振动，给人以舒适的感觉，组成它的各纯音的频率之间是整倍数的关系。噪音：具有非周期性的特征，组成它的各纯音的频率之间没有整倍数的关系。白噪音：功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，是一种包含和人类听觉（通常从20到20kHz）的范围里面的频率一样的声音。40三、听觉掩蔽听觉掩蔽是两个