视觉实验研究

视觉实验研究第1页/共48页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，光感受性高表明视觉（锥体）与暗视觉（杆体）的特性人眼对不同波长光线的感受性是不同的。人眼视网膜有两种感光细胞：锥体细胞和杆体细胞第2页/共48页2、光的心理物理特征物理特征对应的心理特征描述波长色调纯度饱和度光波成分的复杂程度振幅明度光的强度或能量单位第3页/共48页３、单色光的一种国际单位制－－SIE单位光度量名称定义符号单位英文名光强度光源在单位立体角内辐射的光通量I坎德拉candela（cd）光通量由光源向各个方向射出的光功率，也即每一单位时间射出的光能量φ流明lumen（lm）光照度从光源照射到单位面积上的光通量E勒克斯Lux（lx）光亮度指一个表面的明亮程度，即从一个表面反射出来的光通量L尼特Nit反射系数某物体表面的流明数与入射到此表面的流明数之比R1坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量。亮度和照度之间的关系，其关系为：

L=R×E

式中L为亮度，R为反射系数，E为照度第4页/共48页二、视觉实验中的变量

１、自变量Ａ、刺激变量ａ、物理特征，如亮度、照度、波长等ｂ、刺激维度，如时间维度——一组具有不同频率或不同波长的刺激；刺激的空间维度——一组等能光的面积或不同的观视距离。ｃ、颜色视觉现象，可根据光和颜色的组成成分对明度、色调、纯度（饱和度）实施三维操纵。

作为刺激，研究者必须设法使这些刺激能保持精确的定量第5页/共48页Ｂ、背景条件背景条件也可以作视觉实验的一类自变量，目的在于使标准刺激恒定Ｃ、被试者特点被试变量是指在某一方面，被试者间彼此不同的个体差异。视敏度、辨色力是常见的个体特征。其他如年龄、机体状态在视觉实验中作为自变量都有获得显著意义的证据。此外，还可人为地变更同一被试的某些特征。例如，令被试者用单眼、或遮住鼻侧或颞侧视野，也是视觉实验中常用的自变量内容。第6页/共48页

２、控制变量

Ａ、确定刺激变量属于哪类“连续体”，不同的连续体采用不同的方法，如光亮在感觉上是等级连续体（量的连续体），而色光是非等级连续体（质的连续体）Ｂ、累积效应，是对人体（或生物）有影响的环境条件或有关因素（如药物等），多次暴露所造成的生物效应的累积或叠加。特别注意，刺激时间、面积在视网膜作用点产生的累积效应Ｃ、刺激强度的变化是属于明视还是暗视阶段Ｄ、刺激的投射点是在视网膜的中央凹还是边缘Ｅ、颜色视觉的控制项目更多更复杂视觉实验的各项研究，在整个心理实验的范畴中以细微、精巧著称第7页/共48页３、因变量

因变量值相对于严格定量的刺激量值而言，一般是很粗糙的，有的甚至只是一些非量化的判断反应。Ａ、可直接量化的指标如有相当部分的视觉实验采用调整法程序，被试者调定的量值一般都能够直接读出。如明度差别阈限实验Ｂ、处理口头报告间接获得数据（注意对被试的回答进行限定）

有的实验只能通过被试作口头报告来表达他的比较判断结果。如在颜色后象的研究中，由于被试者根据主观经验得到的现象报告结果，实验者只能将这些报告汇总后进行处理，间接地获得某些数据资料。第8页/共48页第二节视觉研究中的基本实验1、视觉适应

是指视觉感受器官在不同强度的光刺激持续作用下，会发生的感受性的变化，这种现象称为视觉适应２、视觉后象

当刺激作用视觉系统一段时间停止后，在视觉系统中会保留片刻的视觉感觉，分正后象和负后象３、闪光临界融合频率４、视敏度第9页/共48页暗适应研究1、什么是暗适应

人眼对低亮度环境的感受性缓慢提高的过程2、暗适应曲线

视杆细胞的暗适应出现慢，但适应程度很高。第10页/共48页3、影响暗适应的因素

A、外界条件

布兰查德（Blanchard，1966）研究了适应前的照明作用如图第11页/共48页Ｂ、伴随瞳孔大小的变化伴随暗适应的还有瞳孔大小的变化。从明亮处进入黑暗处，在10秒钟瞳孔扩大到最大直径的三分之二，达到完全扩大约需要5分钟。这个过程中，瞳孔的直径由2毫米扩大到8毫米，进入眼球的光线增加到10到20倍。Ｃ、机体因素

视网膜位置、维生素A、年龄、禁食等因素第12页/共48页４、暗适应的应用

红色光暗适应保持的最好二次世界大战期间，迈尔斯曾经特制一种红色护目镜，戴上这种红色护目镜后既能使视锥细胞在明暗视场中都有较高的感受性，又能使视杆细胞相对地不受视场光线的变化而保持暗适应状态。一些暗室用红灯照明，也是运用同样的道理。第13页/共48页明适应研究１、什么是明适应

明适应（或亮适应）（lightadaptation）是指在光亮中视觉感受性很快下降的过程。明适应时，眼的感受性不是提高，而是降低，与暗适应正好相反。布兰查德（Blanchard1931）用阈限法揭示：视杆细胞在极端黑暗转入极亮的条件下，其感受性下降100万倍。赖特（Wright，1934）用间接方法求得光适应曲线，发现中央凹的光适应过程很快，它暴露在光线中一分钟后就几乎全部完成。第14页/共48页闪光临界融合频率（视觉的时间辨别）１、什么是闪光临界融合频率

闪烁刚刚达到融合时的光刺激间歇的频率称为闪光临界融合频率（CFF）

当其他条件相同时，若闪光临界融合频率越高，就表明眼睛对于时间上的明暗变化的分析能力越强；也可以说，对时间的视敏度越好。

２、测量方法

转盘闪烁方法（早期）电子仪器（现在）第15页/共48页３、影响闪光临界融合频率的因素Ａ、疲劳

在海拔2000米～4000米高的路上驾车，经6小时工作后，闪光临界融合频率将明显下降。（可作为疲劳的指标)

Ｂ、光相的强度

闪光在时间和强度上可分为二相，一为暗相，一为光相。假如暗相强度为零，则闪光临界融合频率和光相强度的对数成正比。（适合中等强度）Ｃ、刺激面积

闪光临界融合频率随闪光照射的区域面积的增大而增大。Ｄ、杆体细胞和锥体细胞的闪光临界融合频率不同

总的说来，当刺激区域小时，闪光临界融合频率在中央凹比边缘高，这表明锥状细胞比杆状细胞有较高的空间视觉敏度。第16页/共48页视敏度１、什么是视敏度是指分辨物体细节和轮廓的能力，是人眼正确分辨物体的最小维度２、视角与网膜映象

对象与眼睛所成的张角，叫做视角。视角的大小决定映象在视网膜上投射的大小。其中：α：视角大小（单位是度、分、秒，本式α的单位是度）（1弧度=57.3度）

A：物体的大小

D：距离第17页/共48页３、视敏度测定及其特征

医学界用视力表测定视敏度，它是以视角的倒数来表达的，其公式为检查视敏度常用的几种方法：Ａ、觉察能力测试，采用一条线或一个点，只需让被试者判断在一个视野里刺激是否存在即可。Ｂ、再认（即识别）能力测试，属于认知类测试，这类测试“Ｃ”型视标是国际通用的视标，称为蓝道环（Landoltring）视标。它的规格结构标准是：黑线条宽度为直径的五分之一，环的开口也是直径的五分之一，即等于线条宽度。我国目前采用“E”型视表来检查视敏度，它的黑线条宽度和空白区宽度也是全字的五分之一。Ｃ、解象能力测试，采用等宽黑白条纹图案进行测试，以可分辨的最佳栅条为视敏度指标，一般以空间频率来表示。Ｄ、定位能力测试，用游标测定视敏度，是让被试者辨别某一根线对应于另一根线的位移，被试者须区别上面的线是下面一条线的左边或右边第18页/共48页４、影响视敏度的因素

Ａ、不同亮度会影响视敏度，亮度增加，则视敏度增加，两者关系是对数关系。Ｂ、物体与背景之间的对比度不同，视敏度将受到影响当物体与背景之间的对比度加大时，则视敏度提高；反之，视敏度降低。Ｃ、视网膜不同部位的视敏度也不同因为锥体细胞对细节分辨起主要作用，所以，在视网膜中央凹处（即锥体细胞集中之处）视敏度最大。Ｄ、视觉的适应影响视敏度暗适应时眼睛的视敏度不如明适应时的视敏度高，这是因为视杆细胞与视锥细胞在功能上不同的结果。Ｅ、闪光盲会降低视敏度在明适应的条件下，突然的强光刺激会暂时降低视敏度，这种现象称为闪光盲。Ｆ、练习可以大大提高对目标物的视敏度第19页/共48页第三节颜色视觉一、视觉的颜色现象1、颜色的基本特征2、颜色混合和混合定律二、颜色的视觉现象

1、颜色对比２、颜色常性三、色调的心理效应第20页/共48页一、视觉的颜色现象

1、颜色的基本特征

Ａ、颜色可分为两大类：非彩色和彩色。非彩色是指从黑色到白色，由深浅不同的灰色组成的系列。其基本特征主要是明度。Ｂ、颜色的三个特征（向度）

明度（亮度）与作用于物体表面的光线反射系数有关

色调（色别）由物体表面反射的光线中哪种波长占优势决定

饱和度，指一个颜色的纯洁性，它取决于表面反射光波波长范围的大小，即光波的“纯度”。光谱上的各种颜色是最饱和的颜色。颜色中掺入白、灰或黑色越多，它就越不饱和。

第21页/共48页任何一种颜色都是三者总效果的结果。实验证明：亮度、色调和饱和度三个特征中若其中之一发生改变，颜色就起了变化。若两个颜色的三个特征相同，那么不论它们的分光组成如何，在视觉上总是产生同样的色感觉。第22页/共48页在物体反射的光线中，占优势的光波波长决定颜色感觉，这是最本质的颜色属性。第23页/共48页2、颜色混合和混合定律Ａ、光混合－－加色法（或相加混色）原色为红、绿、蓝光谱中的每一种色光，都有另一种按比例与它混合得到一种白色的色光，它们在色环和色三角上都能找到大致的关系，这种关系构成补色对。红色+绿色=黄色红色+蓝色=紫色蓝色+绿色=青色红色+蓝色+绿色=白色相加混合后产生的颜色明度增加第24页/共48页B、颜料、油漆等的混合配色——减色法与色光混合不一样。例如黄色颜料是从入射的白光中吸收蓝光而反射红光及绿光，而这两种光合在一起引起黄色的感觉。减色法的三原色是黄、青、紫，它们是加色法三原色的补色。相减混合后产生的颜色明度减少第25页/共48页Ｃ、混色定律（相加混色三定律）

ａ、补色律：指每一种颜色都有一个相应的补色，如果某一颜色与其补色以适当的比例混合，便产生白色或灰色。

ｂ、居间律：是指混合色圈上两个非互补的颜色产生介于这两种颜色之间的中间色。

ｃ、代替律：是一条很主要的定律，混合色的颜色混合不随被混合的颜色的光谱的光谱成分而转移。不同颜色混合后产生相同的颜色可以彼此相互代替。即颜色A=颜色B；颜色C=颜色D。则A+C=B+D第26页/共48页二、颜色的视觉现象

１、颜色对比是两种不同的色光同时作用于视网膜的相邻区域，或者相继作用于视网膜的同一区域时，颜色视觉所发生的变化。前者是同时对比现象，后者是继时对比现象。Ａ、同时对比，注视黄色背景上的一小块灰色纸片几分钟，你就会感觉到灰色的纸片呈蓝色；同理，在绿色背景上灰色纸片会呈红色，这是同时对比现象。Ｂ、若在灰色背景上放一块颜色纸片，注视短时间后再撤走纸片；或先注视颜色纸片，再插入灰色背景，你就会在背景上看到原来颜色的补色。这是继时对比（或连续对比）。

无论是同时对比还是继时对比，它们主要是色调对比

第27页/共48页第28页/共48页第29页/共48页第30页/共48页第31页/共48页２、颜色常性人眼对物体颜色的感知，在外界条件变化的时候，仍能保持相对不变，表现出颜色常性（或颜色恒常性）。

颜色常性对人类适应环境的过程具有重要意义如：实测发现在阳光下煤的明度（反射系数）比阴影里的粉笔的明度大得多，如无颜色常性则在阳光下的煤就应是白亮的，一支白色粉笔在阴影里是灰黑的了。第32页/共48页三、色调的心理效应

１、色调的冷暖感由于人们对客观事物的某些联想作用，另外还根据对光的吸收与反射程度，而使不同的色调产生不同的冷暖感红色的波长较长，属远感色(或远色)，给人以温暖的感觉，故又称暖色。蓝色和紫色波长较短，属近感色(或近色)，产生阴冷的感觉，故又称冷色。研究显示不同的个人对于特殊的颜色的反应，其特征具有显著的共同之处。暖色调（黄、橙和红）通常被认为是欢乐的、积极的、刺激的和兴奋的，而冷色调则暗示着宁静、冷淡、镇定和肃穆的。在服饰中常能观察到这些现象，穿暖色调的服装的人体似乎进入最突出的位置，显得更大更重要，而穿冷色凋的服装的人体似乎使距离拉远，因此显得小而不重要。第33页/共48页

２、色调的情感

在我们的日常生活中，色调和感情或情绪相联系。人们常常用颜色来表示某种心态“feelingblue”，blue是蓝色，又可解释为感觉悲哀；“inthepink”，pink是粉红色，又可解释为情况良好；“greenwithenvy”，green是绿色，又可解释为受强烈感情影响的心态，如极为羡慕；“rosydisposition”，rosy是玫瑰色，又可解释为天性乐观的。生命是没有价值的白纸自从绿给了我以发展红给了我热情黄教我以忠义蓝教我以高洁粉红赐我以希望灰白赠我以悲哀再完成这桢彩图黑还要加以死从此以后，我便溺爱于我的生命因为我爱它的色彩

—闻一多1940第34页/共48页３、色调的环境心理效应

不同的工作环境，可根据不同的情况采用暖色调或冷色调，这样会使工作者获得良好的心理效应。如：在餐馆中，为了让顾客有一种温暖的感觉，照明光采用黄、红的暖色调。毫不奇怪，生活在“热色”装饰的屋内，可使人们感觉到比实际温度暖和。俄国科学家证明：在红灯下工作的人的反应比其他人敏捷，不过他们完成任务的效率下降很快。

商业广告业对色调搭配的研究。

不少研究认为，商业广告的颜色要避免同时使用互补色。有实验证明，为了取得良好的观视效果，背景色和字体色的良好匹配的优劣等级如下：黄色背景，黑字；白色背景，绿字；白色背景，红字；白色背景，青字；青色背景，白字；白色背景，黑字；黑色背景，黄字；红色背景，白字；绿色背景，白字；黑色背景，白字；黄色背景，红字；红色背景，绿字；绿色背景，红字。

第35页/共48页实验心理学实验心理学实验心理学实验心理学第36页/共48页

第四节视知觉组织与错觉现象一、错觉现象

1、什么是错觉现象

是人们在知觉加工过程中，对客观事物的物理属性的错误知觉或歪曲

2、常见的错觉现象（书P459-462）

A、运动错觉——似动现象，对实际上没有空间位移的物体产生运动知觉的现象。如霓虹灯广告、帕拉托（Plateau,1833）动景盘第37页/共48页B、线条错觉第38页/共48页第39页/共48页C、图形大小错觉

D、自然错觉

是自然界里的错觉现象，如月亮错觉。月亮在水平线上时比月亮到正顶上时看起来显的大些。

“日初出时大如车盖，及日中则为盘盂”

“这山看着那山高”

太阳东升西沉

第40页/共48页二、视知觉组织（图形与背景）

从理论上讲涉及的是知觉理论学派的问题，从实践上讲，更多的是图形和背景（或形象与背景）（figure-and-ground）方面的具体研究。

1、什么是图形、背景（Rubin，1915）图形是指独立的、具有明确形状的部分；视野中的其余部分称为背景

2、图形和背景之间的主要差异：

A、图形具有“事物”的特性