s 第六章視覺

1、第六章 視覺和聽覺第一節(jié) 視 覺一、眼睛一、眼睛二、視覺的適宜刺激二、視覺的適宜刺激三、視覺研究的基本實驗三、視覺研究的基本實驗四、視錯覺四、視錯覺五、顏色視覺五、顏色視覺v人認識外在世界信息的人認識外在世界信息的80%都是通過視覺都是通過視覺提供的提供的v視覺巧奪（視覺巧奪（visual capture）現象，）現象，Schiffman 一、眼睛一、眼睛v網膜上有兩類感光細胞：網膜上有兩類感光細胞：v錐體細胞：錐體細胞：v密集在小于密集在小于1mm處的中央凹上，對光的感處的中央凹上，對光的感受性不高，但可以辨別物體的細節(jié)，與中受性不高，但可以辨別物體的細節(jié)，與中間層細胞一一對應；間層細胞一一

2、對應；v棒體細胞：棒體細胞：v分布在中央凹周圍，對光的感受性高，與分布在中央凹周圍，對光的感受性高，與中間層細胞是多對一的關系。中間層細胞是多對一的關系。二、視覺的適宜刺激二、視覺的適宜刺激v（一）光譜感受性（一）光譜感受性v1、刺激：、刺激：v整個電磁光譜的約整個電磁光譜的約1/70，v380毫微米到毫微米到780毫微米（十億分之一米）毫微米（十億分之一米）v所有可見的色光混合起來產生白光所有可見的色光混合起來產生白光 2、光的三維特性：、光的三維特性：v波長波長 色調色調v純度純度 飽和度飽和度v振幅振幅 明度明度（二）（二）SIE單位單位v1、發(fā)光強度（、發(fā)光強度（Candela，cd）

3、：光源）：光源 在單位立體角內輻射的光通量，單位是在單位立體角內輻射的光通量，單位是坎德拉，符號為坎德拉，符號為Iv2、光通量（、光通量（Lumen , lm）：由光源向）：由光源向各方向射出的光功率各方向射出的光功率,也即每一單位時也即每一單位時間射出的光能量。單位是流明，符號為間射出的光能量。單位是流明，符號為v3、光照度（、光照度（Lux , lx）：光照射到單位面積）：光照射到單位面積上的光通量，單位是勒克斯，符號為上的光通量，單位是勒克斯，符號為Ev E=/A，A為面積為面積v4、光亮度（、光亮度（Nit）：一個發(fā)光表面的明亮程）：一個發(fā)光表面的明亮程度，單位是尼特，符號為度，單位是

4、尼特，符號為Lv L=RE，R為反射系數為反射系數v5、反射系數（、反射系數（reflectance factor）：是某）：是某物體表面的流明數與入射到此表面的流明數物體表面的流明數與入射到此表面的流明數之比之比（三）單色光的獲得（三）單色光的獲得v1、三棱鏡折射、三棱鏡折射v2、濾光片、濾光片v3、有色表面、有色表面v4、單色儀、單色儀(monochromator) 三、視覺研究的基本實驗三、視覺研究的基本實驗錐體錐體明視覺明視覺 棒體棒體暗視覺暗視覺v大些 小些v中央凹 近邊緣v與視神經節(jié)細胞連 無數個與一個v無視紫紅質 有視紫紅質 v夜盲有 晝盲有 0.001尼特以下 棒體細胞發(fā)揮作用

5、 1尼特以上 錐體發(fā)揮主要作用 研究明視覺-s局限于中央凹 研究暗視覺-中央凹2度以外,錐體閾限以下（1）暗適應機制）暗適應機制化學反應說?？藙诟５拢ɑ瘜W反應說?？藙诟５拢–rawfordCrawford，19471947）用分光描）用分光描記法確定視桿細胞中的視紫紅質的化學反應過程是暗記法確定視桿細胞中的視紫紅質的化學反應過程是暗適應過程的機制。適應過程的機制。視紫紅質視紫紅質（visual purplevisual purple）是一種）是一種化學感光物質，在曝光時被破壞變色，在暗適應中又化學感光物質，在曝光時被破壞變色，在暗適應中又重新合成而恢復活性。重新合成而恢復活性。視紫紅質的化合過

6、程：視紫紅質的化合過程：視紫紅質視紫紅質光光暗暗視黃醛視黃醛+ +蛋白質蛋白質（2）影響暗適應過程的因素）影響暗適應過程的因素適應前照明：光越強時間越長，暗適應需時間長適應前照明：光越強時間越長，暗適應需時間長先天夜盲先天夜盲維生素維生素A A缺乏，造成夜盲缺乏，造成夜盲年齡因素：個體在年齡因素：個體在20203030歲最好歲最好感官的相互作用感官的相互作用紅色護目鏡的作用紅色護目鏡的作用實驗光的波長不同，暗適應曲線不同實驗光的波長不同，暗適應曲線不同 圖所示圖所示（3 3）暗適應與瞳孔大小的變化）暗適應與瞳孔大小的變化伴隨暗適應的還有瞳孔大小的變化。從明亮處伴隨暗適應的還有瞳孔大小的變化。從

7、明亮處進入黑暗處，在進入黑暗處，在1010秒鐘瞳孔擴大到最大直徑的秒鐘瞳孔擴大到最大直徑的三分之二，達到完全擴大約需要三分之二，達到完全擴大約需要5 5分鐘。這個分鐘。這個過程中，瞳孔的直徑由過程中，瞳孔的直徑由2 2毫米擴大到毫米擴大到8 8毫米，進毫米，進入眼球的光線增加到入眼球的光線增加到1010到到2020倍。倍。（4 4）暗適應的應用）暗適應的應用二次世界大戰(zhàn)期間，邁爾斯曾經特制一種紅色二次世界大戰(zhàn)期間，邁爾斯曾經特制一種紅色護目鏡，戴上這種紅色護目鏡后既能使視錐細護目鏡，戴上這種紅色護目鏡后既能使視錐細胞在明暗視場中都有較高的感受性，又能使視胞在明暗視場中都有較高的感受性，又能使視

8、桿細胞相對地不受視場光線的變化而保持暗適桿細胞相對地不受視場光線的變化而保持暗適應狀態(tài)。應狀態(tài)。一些暗室用紅燈照明，也是運用同樣的道理。一些暗室用紅燈照明，也是運用同樣的道理。v明適應（或亮適應）（明適應（或亮適應）（light adaptation）是指在）是指在光亮中視覺感受性很快下降的過程。光亮中視覺感受性很快下降的過程。（二）視敏度（二）視敏度（visual acuity）v指分辨物體細節(jié)和輪廓的能力，是人眼正指分辨物體細節(jié)和輪廓的能力，是人眼正確分辨物體的最小維度。確分辨物體的最小維度。v 1vV (視敏度視敏度) = v （視角）（視角）v Av = 57.3v Dv其中，其中，A

9、為物體大小，為物體大小，D為距離為距離v例如例如:v某人的身高為某人的身高為1.8米，在米，在6米遠處，我們看到米遠處，我們看到他時所形成的視角為：他時所形成的視角為：v= 1.8 / 657.3 = 17.19v根據相似三角形原理根據相似三角形原理AB/ab=An/anvAB=1.8，An=6.0，an=0.015vX=ab=0.0045米米=4.5毫米毫米v醫(yī)學界用視力表測定視敏度醫(yī)學界用視力表測定視敏度a）覺察能力測試）覺察能力測試v覺察測試采用一條線或一個點，只需讓被試者覺察測試采用一條線或一個點，只需讓被試者判斷在一個視野里刺激是否存在即可。判斷在一個視野里刺激是否存在即可。b）再認

10、（即識別）能力測試）再認（即識別）能力測試c）解象能力測試）解象能力測試v解象是知覺某一模式具體元素之間分離的能力。解象是知覺某一模式具體元素之間分離的能力。d）定位能力測試）定位能力測試v定位是感覺兩根線是否連續(xù)或彼此有些錯位的定位是感覺兩根線是否連續(xù)或彼此有些錯位的能力。能力。v1分視角的網膜映像越為分視角的網膜映像越為0.004毫米，接近單毫米，接近單個視錐細胞的直徑個視錐細胞的直徑v醫(yī)學認為醫(yī)學認為1.0是視敏度為正常，有的國家規(guī)定，是視敏度為正常，有的國家規(guī)定，0.05的視敏度為的視敏度為“法定盲人法定盲人” 影響視敏度的若干因素：影響視敏度的若干因素：v物體的大小和距離物體的大小和

11、距離v亮度亮度v物體與背景之間的對比度物體與背景之間的對比度v視網膜不同部位，中央凹視敏度最大視網膜不同部位，中央凹視敏度最大v視適應視適應v閃光盲會降低視敏度（在明適應條件下，閃光盲會降低視敏度（在明適應條件下，突然的強光刺激會暫時降低視敏度）突然的強光刺激會暫時降低視敏度）v練習練習（三）臨界閃爍頻率（閃光臨界融合頻率，（三）臨界閃爍頻率（閃光臨界融合頻率， critical flicker frequency，簡稱，簡稱CFF）v閃爍剛剛達到融合時光刺激的間歇的頻率閃爍剛剛達到融合時光刺激的間歇的頻率v臨界閃爍頻率是人眼對光刺激時間分辨能力臨界閃爍頻率是人眼對光刺激時間分辨能力的指標，是

12、物理刺激與生理心理機能相互作的指標，是物理刺激與生理心理機能相互作用的結果。用的結果。v不同人的不同人的CFF差異相當大，一般為差異相當大，一般為3055赫赫v測定方法：轉盤閃爍方法測定方法：轉盤閃爍方法影響閃光臨界融合頻率的因素影響閃光臨界融合頻率的因素光相的強度影響光相的強度影響 刺激面積刺激面積桿體細胞和錐體細胞的閃光臨界融合頻率不同桿體細胞和錐體細胞的閃光臨界融合頻率不同年齡、疲勞、缺氧等年齡、疲勞、缺氧等雙眼的差異雙眼的差異四、視錯覺四、視錯覺v單憑眼睛所見而形成的失真或扭曲的知覺單憑眼睛所見而形成的失真或扭曲的知覺經驗。經驗。 1、運動錯覺、運動錯覺似動現象似動現象v對實際上沒有空

13、間位移的物體產生運動對實際上沒有空間位移的物體產生運動知覺的現象。知覺的現象。v帕拉托（帕拉托（Plateau,1833）動景盤）動景盤v與臨界閃爍頻率有關，對其機制的解釋與臨界閃爍頻率有關，對其機制的解釋目前尚無定論。目前尚無定論。 2、線條錯覺、線條錯覺 3、自然錯覺，月亮錯覺、自然錯覺，月亮錯覺 4、視知覺組織、視知覺組織v視知覺組織從本質上來說是區(qū)分圖形和視知覺組織從本質上來說是區(qū)分圖形和背景的過程背景的過程v（1）接近法則：指視野中接近的對象容）接近法則：指視野中接近的對象容易被組合在一起。易被組合在一起。v（2）相似法則：指在形狀方法相同或相似）相似法則：指在形狀方法相同或相似的，

14、以及在亮度和色彩方面相同或相似的的，以及在亮度和色彩方面相同或相似的圖形傾向于合成一個圖形。圖形傾向于合成一個圖形。v（3）良好圖形法則：同一組刺激顯示的）良好圖形法則：同一組刺激顯示的各種可能組合中最有意義的圖形。各種可能組合中最有意義的圖形。 v（4）同步法則：指我們傾向于將在同一時）同步法則：指我們傾向于將在同一時刻發(fā)生的視覺事件組合在一起?？贪l(fā)生的視覺事件組合在一起。 五、顏色視覺五、顏色視覺v（一）視覺的顏色現象（一）視覺的顏色現象v1、顏色的基本特征、顏色的基本特征v（1）自然物體的顏色）自然物體的顏色v光源色和表面色光源色和表面色v彩色和非彩色彩色和非彩色v（2）顏色的三個向度（

15、特性）顏色的三個向度（特性）v明度（亮度明度（亮度 brightness）與作用于物體）與作用于物體表面的光線反射系數有關表面的光線反射系數有關v色調（色別色調（色別 hue）由物體表面反射的光線）由物體表面反射的光線中哪種波長占優(yōu)勢決定中哪種波長占優(yōu)勢決定v飽和度：指一個顏色的鮮明程度飽和度：指一個顏色的鮮明程度v如果兩個顏色的三個特征相同，那么不論如果兩個顏色的三個特征相同，那么不論它們的分光組成如何，在視覺上總是產生它們的分光組成如何，在視覺上總是產生同樣的色感覺。同樣的色感覺。2、顏色的混合（、顏色的混合（color mixture）和混合定律）和混合定律v（1）光混合加色法（）光混合

16、加色法（additive mixture，或相加混色）原色為紅、綠、藍或相加混色）原色為紅、綠、藍v紅色紅色+綠色綠色=黃色黃色v紅色紅色+藍色藍色=紫色紫色v藍色藍色+綠色綠色=青色青色v紅色紅色+藍色藍色+綠色綠色=白色白色v（2）顏色混合減色法（）顏色混合減色法（subtractive mixture，或相減混色），或相減混色）v三原色為黃、青、紫三原色為黃、青、紫v黃色黃色=白色綠色白色綠色v紫色紫色=白色紅色白色紅色v黃色黃色+紫色紫色=白色藍色紅色白色藍色紅色=綠色綠色v紫色紫色+青色青色=白色綠色紅色白色綠色紅色=藍色藍色v相加混合后產生的顏色明度增加相加混合后產生的顏色明度增加

17、v相減混合中混合出的顏色明度減小相減混合中混合出的顏色明度減?。?）混色定律（相加混色三定律）混色定律（相加混色三定律）v補色律（補色律（law of complementary colors），指每一種顏色都有一個相應的），指每一種顏色都有一個相應的補色，如果某一顏色與其補色以適當的比補色，如果某一顏色與其補色以適當的比例混合，便產生白色或灰色。例混合，便產生白色或灰色。v居間律（居間律（law of intermediary）：指）：指混合色圈上兩個非互補的顏色產生介混合色圈上兩個非互補的顏色產生介于這兩種顏色之間的中間色。于這兩種顏色之間的中間色。v代替律（代替律（law of subs

18、titution）混合）混合色的顏色混合不隨被混合的顏色的光色的顏色混合不隨被混合的顏色的光譜的光譜成分而轉移。譜的光譜成分而轉移。v顏色顏色A=顏色顏色B；顏色；顏色C=顏色顏色D。則。則A+C=B+D（4）顏色混合的方法）顏色混合的方法v色輪混合：色輪混合：v難以定量分析；難以定量分析；v有光帶出現，混合色總有光帶出現，混合色總不飽和不飽和v色光混合：濾光片，色光混合：濾光片，單色儀單色儀（二）顏色的視覺現象（二）顏色的視覺現象1.顏色對比：相鄰區(qū)域不同顏色的相互影響 同時對比同時對比：同時作用于視網膜的相鄰區(qū)域 繼時對比繼時對比：相繼作用于視網膜的同一區(qū)域 亮度對比亮度對比：同顏色不同背

19、景亮度不同 色調對比色調對比：同顏色不同背景色調不同 飽和度對比飽和度對比：不同背景飽和度不同v注視黃色背景上的一小塊灰色紙片幾分鐘，你就會感覺到灰色的紙片呈藍色；同理，在綠色背景上灰色紙片會呈紅色，這是同時對比現象。D e s i g n P s y c h o l o g y , L v J i e f e n g , W U T C o p y r i g h t R e s e r v e d1D E S I G N PSYCHO LO G Y 1.盯著紅盤（ a ）和10秒后,把您的目光轉移到旁邊固定的位置。大多數人報告青色的后象。 D e s i g n P s y c h o l

20、 o g y , L v J i e f e n g , W U T C o p y r i g h t R e s e r v e d1設計藝術設計藝術心理學心理學D E S I G N PSYCHO LO G Y 盯著藍色的十字架看15-20s，然后把視線轉移到旁邊白色的部分，你看到了什么 D e s i g n P s y c h o l o g y , L v J i e f e n g , W U T C o p y r i g h t R e s e r v e d1長時間注視這張圖片后把視線轉移到純白的背景上，你看到正常的人像了么？ D e s i g n P s y c h o l o g y , L v J i e f e n g , W U T C o p y r i