（应用心理学专业论文）整体面部活动中不同空间动态信息对面孔加工的影响.pdf

浙江理工大学学位论文版权使用授权书l - l i i j ! i i ，1 1 4 i i 7 l l 4 i l l 1 i i 2 i l l 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印j 缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 保密口，在年解密后使用本版权书。 不保密。 日期：妒l 口年月l 2 ，日 指导教师签名： z 仰及 e l 期：川汐年 月f 2 日 浙江理工大学硕士学位论文 整体面部活动中不同空间动态信息对面孔加工的影响 1 摘要 面孔动态增益效应在动态面孔认知的研究中已经得到大量研究的支持，然而 目前该效应中的认知机制仍然不清楚。本研究中采用组合面孔范式和面孔翻转效 应研究面孔动态信息是如何影响不同面孔加工系统的。本研究中采用多幅静态面 孔材料作为动态面孔材料的对照材料，通过两者的对比探索动态信息影响。此外 研究中还对整体面部活动中的立体和平面空间动态信息进行实验性分离，分别研 究整体面部活动中两种不同的空间动态信息对面孔加工系统的影响。 本研究包含两个系列的实验，其中系列一( 实验一和二) 考察了整体面部活 动中立体空间动态信息对面孔特异性和一般性加工系统的影响；系列二( 实验三 和四) 考察了整体面部活动中平面空间动态信息对面孔特异性和一般性加工系统 的影响。 本研究结果表明： ( 1 )整体面部活动中立体空间动态信息能够促进面孔中特异性结构加 工，而不影响面孔中一般性物体加工。 ( 2 )整体面部活动中立体空间动态信息对面孔加工的影响可能是通过知 觉的时间联合机制和注意的时间引导机制实现的。 ( 3 )整体面部活动中平面空间动态信息能够促进面孔中一般性物体加 工，而不影响面孔中特异性加工。 ( 4 ) 整体面部活动中平面空间动态信息对面孔加工的影响可能是通过注 意的空间引导机制实现的。 关键词整体面部活动；面孔特异性加工；面孔一般性加工；立体空间动态信息； 平面空间动态信息 浙江理工大学硕上学位论文 t h ei n f l u e n c ed i f f e r e n ts p a t i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o no nf a c i a l p r o c e s s l n gs y s t e m si nr i g i dl a c i a lm o t i o n l- 2a b s t r a c t f a c i a lm o t i o nb e n e f i c i a le f f e c t sh a sb e e nv e r i f i e db yv a r i o u se x p e r i m e n t a l r e s e a r c h e s ，h o w e v e r ，t h ep e r c e p t u a lm e c h a n i s mu n d e r l a i nt h i se f f e c t ( i e h o wt h e f a c i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o ni n f l u e n c e sf a c i a lp r o c e s s i n gs y s t e m s ) r e m a i n su n k n o w n h e r e ，t h ea u t h o ri n v e s t i g a t e dt h i sp e r c e p t u a lm e c h a n i s mb ye m p l o y i n gc o m p o s i t e p a r a d i g ma n df a c i a li n v e r s i o ne f f e c ta st h em e a s u r e m e n t so fd i f f e r e n tf a c i a l p r o c e s s i n gs y s t e m t h ep r e s e n tr e s e a r c hh a su s e dm u l t i - f r a m ef a c i a lp i c t u r e sa st h e c o n t r o lm a t e r i a l sa g a i n s tf a c i a lm o t i o nm a t e r i a l st ot e s tt h ee f f e c t so ff a c i a lm o t i o n i n f o r m a t i o n i na d d i t i o nt ot h a t ，f a c i a ld y n a m i cs p a t i a li n f o r m a t i o nh a sb e e n s e p a r a t e di n t o2 d a n d3 df o r m a tt od i s c o v e rt h em e c h a n i s m sr e s p e c t i v e l y t h ep r e s e n tr e s e a r c hi n c l u d e st w os e r i a l so fe x p e r i m e n t s ，s e r i a l1 ( e x p t 1a n d2 ) i n v e s t i g a t e dt h ei n f l u e n c e st h a t3 ds p a t i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o ne x e r t so nf a c i a l p r o c e s s i n gs y s t e m s ；s e r i a l2 ( e x p t 3a n d 4 ) t e s t e dt h ei m p a c t st h a t2 ds p a t i a l d y n a m i ci n f o r m a t i o ni m p o s e so nf a c i a lp r o c e s s i n gs y s t e m s t h er e s u l t si sl i s t e da sb e l o w ： ( 1 )3 ds p a t i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o nw o u l di n f l u e n c ef a c i a lc o n f i g u r a l p r o c e s s i n gs y s t e m ，b u tn o tp a r t b a s e dp r o c e s s i n gs y s t e m ( 2 )3d s p a t i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o nm i g h te x e r ti t si n f l u e n c ev i ap e r c e p t u a l t e m p o r a la s s o c i a t i o na n da t t e n t i o n a lt e m p o r a lo r i e n t i n gm e c h a n i s m ( 3 )2 ds p a t i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o nw o u l di n f l u e n c ep a r t b a s e dp r o c e s s i n g s y s t e m ，b u tn o tf a c i a lc o n f i g u r a lp r o c e s s i n gs y s t e m ( 4 )2 d s p a t i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o nm i g h te x e r ti t si n f l u e n c ev i aa t t e n t i o n a l s p a t i a lo r i e n t i n gm e c h a n i s m k e y w o r d s ：r i g i df a c i a lm o t i o n ；f a c i a lc o n f i g u r a lp r o c e s s i n g ；p a r t b a s e d p r o c e s s i n g ；3 ds p a t i a ld y n a m i ci n f o r m a t i o n ；2 ds p a t i md y n a m i ci n f o r m a t i o n 1 1 浙江理工大学硕士学位论文 目录 1 摘要i 2a b s t r a c t i i 3 引言1 3 1 面孔动态增益效应的相关理论解释1 3 1 1 信息补充理论1 3 1 2 强化表征理论2 3 1 3 动态社会信息理论2 3 1 4 动态面孔识别相关理论评述2 3 2 面孔加工理论3 3 3 对以往研究的评述4 3 3 1 面孔活动中的面孔加工机制5 3 3 2 面部活动中不同空间信息的划分5 3 3 - 3 实验材料的选用标准5 3 4 本研究构思6 3 5 研究创新点7 4 实验研究。8 4 1 实验一：正立面孔整体面部活动中立体空间动态信息对面孔加工的影响8 4 1 1 实验目的8 4 1 2 实验方法8 4 1 3 结果1 4 4 1 4 讨论- 。1 7 4 2 实验- - ：倒置面孔整体面部活动中立体空间动态信息对面孔加工的影响1 9 4 2 1 实验目的1 9 4 2 2 实验方法1 9 4 2 3 结果2 0 4 2 4 讨论2 2 4 - 3 实验- - ：正立面孔整体面部活动中平面空间动态信息对面孔加工的影响2 3 5 5 3 1 面孔加工中的平行加工系统一4 2 5 3 2 自上而下的面孔特异性加工系统4 3 5 4 将来需要讨论的问题4 4 6 结论4 5 7 参考文献4 6 8 致谢5 1 9 附录5 2 9 1 实验指导语一( 实验一和二) 5 2 9 2 实验指导语二( 实验三和四) 5 2 1 0 攻读学位期间的研究成果5 3 图1 1 对齐和非对齐组合面孔4 图2 1 处理后的面孔材料9 浙江理工，定学硕士学位论文 图2 2 整体面部活动，多幅动态材料( 上) 和多幅静态材料( 下) 1 0 图2 3 目标面孔与内部特征替换后的干扰面孔1 0 图2 4 对齐的目标组合面孔和干扰组合面孔材料1 1 图2 5 非对齐的目标组合面孔和干扰组合面孔材料1 2 图2 6 实验一程序示意图1 3 图2 7 实验一各条件下辨别力的均值1 5 图2 8 实验二各条件下辨别力的均值2 0 图2 9 整体面部活动动态材料( 左) 和多幅静态材料( 右) 2 5 图2 1o 实验刺激面孔组合和填充刺激组合2 6 图2 1l 实验三程序示意图2 8 图2 1 2 实验三各条件下正确反应的反应时均值2 9 图2 1 3 实验四各条件下正确反应的反应时均值3 4 表2 1 实验一各条件下的平均辨别力( 标准差) 1 6 表2 2 实验一各条件下的平均正确率( 标准差) 点1 6 表2 3 实验一各条件下的平均反应时( 标准差) oo o ooo o o o o 0 0 1 7 表2 4 实验二各条件下的平均辨别力( 标准差) 2 1 表2 5 实验二各条件下的平均正确率( 标准差) 2 1 表2 6 实验二各条件下的平均反应时( 标准差) 2 1 表2 7 实验三各条件下的平均反应时( 标准差) 3 0 表2 8 实验三各条件下的平均正确率( 标准差) 3 0 表2 9 实验四各条件下的平均反应时( 标准差) 3 4 表2 10 实验三与实验四组合面孔效应量( 标准差) 3 5 表2 1 1 实验三与实验四面孔动态增益量( 标准差) 3 6 表2 1 2 实验四各条件下的平均正确率( 标准差) 3 6 浙江理工大学硕士学位论文 3 引言 面孔是日常生活中最常见的物体。在过去近半个世纪的面孔研究中，研究者 们陆续发现了面孔反转效应【1 ，2 1 、组合面孔效应【3 】和面孔特征的背景效应【4 ，5 1 等面 孔特异性效应。研究面孔的认知加工过程可以了解面孔特异性加工规律和特点， 并加深理解一般物体的认知加工规律和特点。 回顾以往面孔认知方面的研究，大量的研究都将静态面孔作为研究对象【6 】。 而在实际生活中，人们在大多数情况下面对的面孔都处于活动状态 7 1 。动态面孔 是否具有与静态面孔相同的加工机制? 针对这个问题，研究者基于理论发展的需 要以及技术实现的可能，从上世纪九十年代开始对动态面孔认知展开研究 8 - 1 4 】。 在动态面孔的研究中，研究者发现的最主要现象就是面孔动态增益效应 ( f a c i a lm o t i o nb e n e f i c i a le f f e c t s ) ，即当面孔以动态形式呈现时，面孔的辨认绩 效要好于静态面孔的现象【1 5 】。然而在这一现象被不断验证的同时，却很少有研 究对其中的认知机制进行研究，特别是在面孔动态信息是如何影响面孔加工规律 的问题上，尚未有系统的研究。 本研究将以整体面部活动( r i g i df a c i a lm o t i o n ) 为研究对象，从整体面部 活动中动态信息如何影响面孔加工这个角度上来研究动态面孔增益效应的机制。 下面将首先依次介绍动态面孔认知的相关理论和面孔加工理论，之后对相关研究 进行评述，最后再介绍本研究的研究框架。 3 1 面孔动态增益效应的相关理论解释 目前，面孔动态增益效应的研究主要集中于两方面的问题：“面部活动是否 能够影响面孔识别和“面部活动是通过如何影响面部识别的”，研究者们对此 提出了三个相互补充的理论进行解释【1 5 - 1 引。 3 1 1 信息补充理论 信息补充理论( s u p p l e m e n t a li n f o r m m i o nh y p o t h e s i s ) 假设面部活动本身包 含了独立于其他信息的身份特异化信息，人们可以通过这种信息促进对已有面部 固定结构信息的编码。例如，每个人所特有的微笑方式本身具有一种能够识别其 ，整体面部活动是指整体面部活动是指面部整体的运动，例如“点头”、“摇头” 1 浙江理工大学硕士学位论文 身份的信息。这些特异化的面部活动能够帮助人们确定其身份。该理论中强调观 察者必须对观察对象的特异性面部活动具有一定的熟悉程度，更适用于解释相对 熟悉面孔的动态增益效应。 该理论最主要的贡献是强调了面部动态信息表征在面孔识别中的重要性。信 息补充理论的观点得到了许多实验研究的支持【8 ，1 0 , 1 3 , 1 9 2 2 1 。最近l a n d e r 和d a v i e s ( 2 0 0 7 ) 发现，在逐渐熟悉一幅面孔的过程中，面部的活动起到了至关重要的作 用【1 3 】。这说明特异性的面部活动能够提供一种身份识别信息。 3 1 2 强化表征理论 表征强化理论( r e p r e s e n t a t i o ne n h a n c e m e n th y p o t h e s i s ) 假设面部活动有助 于形成面部表征。这种面部表征的强化对辨认产生促进作用。该理论假设动态增 益效应是由于面部静态三维结构信息得到强化而导致的，因而动态增益效应不依 赖对辨认对象的熟悉程度。与信息补充理论不同是，表征强化理论认为动态增益 效应中并没有对面孔动态信息的直接加工，而是通过面部活动促进面孔表征的形 成。例如，p i k e 等人( 1 9 9 7 ) 采用整体面部活动作为实验材料对面孔动态增益效 应进行研究，发现陌生面孔的整体面部活动也同样具有有动态增益效应【2 3 】。 3 1 3 动态社会信息理论 动态社会信息理论( m o t i o n a s a s o c i a ls i g n a l h y p o t h e s i s ) 假设隐含于面部活 动中的社会信息能够影响面孔识别。这种社会信息可以促进面孔加工，但在某些 情况下也可能阻碍面孔加工。面部活动中包含的社会信息能够帮助引起和保持观 察者的注意，从而促使观察者对面孔有更好的记忆效果。但由于社会信息引起的 注意会使观察者注重对社会信息的加工，而忽略了对面部信息的加工，从而阻碍 被观察者身份的辨认。 在这个方面，s i m o n s 和l e v i n 的研究发现，当被试在回答实验者诸如问路的 一些问题时往往不能十分准确的加工实验者的身份相关信息。他们的研究结果显 示，竟有6 0 的被试不能发现在问路过程中实验者被替换成了另一个人【2 4 1 。 3 1 4 动态面孔识别相关理论评述 尽管以上三种理论从不同角度对面孔动态信息是如何影响面孔加工的问题 进行解释，但是三者之间并非相互排斥。这三种理论分别阐述了面部动态信息在 2 浙江理工大学硕士学位论文 不同加工阶段中的认知机制。其中，信息补充理论强调了对面部活动特异性信息 的直接加工，表征强化理论则强调了对已有三维结构信息的认知促进作用，进而 间接促进面部身份识别，而动态社会信息理论强调面部活动包含的社会信息在面 部身份识别中产生的正面和负面的影响。以往的研究中，很少有实验结果单纯的 支持这三种理论中的某一种，这也说明面部活动影响面部识别机制的复杂和三种 相关理论相互补充的关系。 3 2 面孔加工理论 面孔在众多视觉刺激物中是一类比较特殊的刺激物。面孔加工不仅包含其他 物体加工所具有的基于部件的一般性物体加工机制( p a r t - b a s e dp r o c e s s i n g ) ，还 包括面孔独有的特异性结构加工机制( c o n f i g u r a lp r o c e s s i n g ) 2 5 - 3 2 1 。 特异性结构加工是指将整个面孔中不同区域的信息以一种知觉整合的方式 进行处理的加工机制。而与之相对应的一般性物体加工机制是指对面孔中各个区 域的信息独立加工的认知机制。目前，研究者们普遍认同面孔加工是这两种加工 机制共同作用的结果【2 6 , 3 3 - 4 0 。 在以往的研究中发现特异性结构加工系统和一般性物体加工系统之间存在 复杂的关系【4 1 , 4 2 】。m o s c o v i t c h ( 1 9 9 7 ) 通过对面孔失认症患者进行系统研究后认 为在视觉加工机制中存在一般性物体加工系统和面孔特异性加工系统，两者之间 相互独立。在经过初级视觉加工后，视觉信息分别进入这两个系统进行平行加工 【2 5 1 。因此，在面孔加工机制的研究中需要对面孔特异性加工与一般性物体加工 进行区分，分别对两者的作用机制开展研究。 目前，在面孔加工的研究中已经发展出许多分离特异性结构加工和一般性物 体加工的技术，使得单独对其中加工机制进行研究在方法学上成为可能。在众多 面孔特异性加工分离技术中，最为经典的是当面孔倒置呈现时面孔辨认能力会受 到严重影响的面孔的反转效应( f a c i a li n v e r s i o ne f f e c t ) 【1 ，4 3 ，删。目前，研究者普 遍认为面孔的反转效应是由于面孔反转后抑制了在面孑l 辨认起关键作用的结构 信息加工导致的。观察者仅凭借在倒置面孔中的一般性物体加工不足以对面孔进 行辨认。虽然面孔翻转效应反映出特异性加工的重要性，但却不能说明特异性加 3 浙江理工大学硕士学位论文 工的特性。因此，研究者近年来普遍采用组合面孔效应( c o m p o s i t ee f f e c t ) 作为 划分面孔中特异性加工和一般性加工的方法1 3 】。 组合面孔效应是指当一幅面孔是由来自不同面孔的两部分组合而成的时候 ( 例如上半部分来自小李的面孔，而下半部分来自小王的面孔) ，观察者对此组 合面孔的某一部分进行辨认( 上半部分的面孔是不是小李) 时辨认能力会受到两 部分面孔的对齐性的严重影响：当两部分面孔对齐时，辨认能力要显著性差于非 对齐条件下的辨认能力。对此现象的解释是，当两部分面孔对齐时，形成了面孔 完整的结构，对一部分的辨认会受到另一部分面孔的影响；而这种干扰作用在非 对齐条件下由于不能形成完整的面孔结构而被减弱 3 3 , 4 5 , 4 6 】。如图1 1 所示。由于 组合面孔效应能够更直接的体现出面孔特异性加工的特点，因而被认为是一种较 为理想的面孔加工系统分离方法。 对齐组合面孔非对齐组合面孔 图3 1 对齐和非对齐组合面孔 3 3 对以往研究的评述 上文介绍的动态面孔认知相关理论虽然对面孔动态增益效应做出了不同的 解释，但由于大多数研究还是停留在动态增益效应的现象描述上，尚不能对这些 理论提供直接的支持。尽管也有一些研究试图回答其中的认知机制的问题，但研 究主要集中在面孔动态信息上，而对于动态信息是如何作用于面孔加工的问题却 鲜有涉及【1 1 , 4 刀。 综合以往研究，整体面部动态增益效应的认知机制还存在以下三个方面的问 题需要进一步完善和探索。 4 浙江理工大学硕上学位论文 3 3 1 面孔活动中的面孔加工机制 尽管以往的研究中发现了动态面孔相对于静态面孔的增益效应，相关的理论 也对此现象从增益信息和面孔表征强化的角度进行解释。但是，这些理论解释， 仅从面孔动态信息自身规律进行解释而没有与面孔加工中特异性和般性加工 系统相联系，都带具有一定的局限性。目前尚不清楚动态增益效应的产生是特异 性特征加工得到了强化还是一般性知觉加工得到了强化造成的。 所以，本研究将从整体面部活动中动态信息如何影响面孔加工中不同加工系 统的角度上来研究动态面孔增益效应的认知机制，从而更全面地对整体面孔中动 态增益效应进行解释。 3 3 2 面部活动中不同空间信息的划分 在整体面部活动中主要包含了两类空间信息变化：立体和平面空间信息变 化。立体空间信息变化是指面孔转动引起其观察角度的变化；平面空间信息变化 是指面孔的空间位置变化，例如，面孔在由左向右转动的同时，面孔本身的位置 也在从左向右发生改变。 过去的研究都是将面孔动态活动作为一个整体进行研究，没有针对其中立体 或平面的空间动态信息开展专门的研究_ 由于不同的空间动态信息能够提供不同 的知觉线索，而且曾有研究者发现这些不同的知觉线索存在不同的认知机制 4 8 - 5 1 】。因此，不同的空间动态信息可能会引起不同的动态增益机制。 基于以上分析，本研究将整体面部活动中不同的空间动态信息进行划分，从 面孔加工的角度研究各自的动态增益效应机制。 3 3 3 实验材料的选用标准 在以往的研究中，普遍选用由多幅依次呈现的静态图像组合而成的实验材料 团，5 2 , 5 3 1 。其中，多幅动态面孔材料是指这些连续呈现的静态图像形成连贯的动 态面孔知觉，而多幅静态材料是指这些连续呈现的静态图像不能够形成动态面孔 知觉。在这种实验材料的制作方法中必然涉及到三个关键参数：选用的静态图像 数量( 即帧数) 以及每帧的呈现时间以及帧与帧的间隔时间。 回顾采用以往的研究，在整体面部活动是否存在动态增益效应的问题上并没 有一致的结论。其中实验材料中的帧数或每帧呈现时间的不一致很可能是其中的 原因。 5 浙江理工大学硕士学位论文 首先，在一些研究中多幅动态图像与多幅静态图像的帧数并不相同，在相同 的刺激呈现时间下，这也意味每一帧的呈现时间的不一致。例如，在p i k e 等人 ( 1 9 9 7 ，实验一) 的研究中多幅静态材料只是从动态材料中抽取5 帧图像组成【2 3 1 。 动态与多幅静态材料中帧数和每帧呈现时间的不一致无疑导致了两者之间除了 存在动态信息的差异之外还包含了静态信息的差异。因此，这些研究中由于存在 静态信息的干扰，其结论并不能完全说明动态信息是否能促进面孔加工。 其次，在另外一些研究中，组成动态材料的帧数过少。例如，l a n d e r 和b r u c e ( 2 0 0 3 ，实验二) 采用的整体面部活动仅由3 帧图像构成：2 张侧面面孔和1 张正 面面孔图像【5 3 1 。过少的帧数一方面无法有效的形成动态知觉，另一方面在多幅 静态条件中无法有效地消除动态知觉，进而影响到两者之间的对比效果。 基于以上分析，我们认为在动态面孔研究中制作刺激材料时应遵循两个标 准： ( 1 )同一个实验中构成对比的多幅静态和多幅动态的实验材料，其帧数 和呈现时间上必须完全相同，以控制材料可能导致的实验误差。 ( 2 )多幅动态图像数量需保持在适当的水平上。如果数量太少，则会影 响图像的连贯性，难以形成动态知觉；如果数量过多，每帧呈现时间则会过短， 在多幅静态条件下每帧图像快速闪现会影响基本的知觉效果。 3 4 本研究构思 基于对以往研究的分析，针对其中的不足之处，本研究将在立体和平面空间 动态信息划分的基础上，通过平衡多幅动态和多幅静态实验材料中的帧数和呈现 时间排除干扰因素，从面孔特异性加工和一般性加工系统的角度对整体面部动态 增益效应的认知机制进行研究。具体设计如下： ( 1 )在所有的实验中采用组合面孔范式对不同面孔加工系统进行有效分 离，以研究整体面部活动中，面孔特异性加工和一般性加工系统如何受到面孔动 态信息的影响的。 ( 2 )在实验二和四中选用了翻转面孔，对实验一和三的正立面孔实验结 论进行进一步的研究和检验。 6 浙江理t 大学硕士学位论文 ( 3 )所有实验中，对多幅静态面孔和多幅动态面孔的对照刺激物中，图 像的帧数和呈现时间都进行了有效的控制，以消除无关变量的影响。 ( 4 )分离整体面部活动中的立体和平面空间动态信息，分别对两者的作 用机制进行研究。其中，实验一和二对立体空间动态信息的作用机制进行研究； 实验三和四对平面空间动态信息的作用机制进行研究。 基于以上构思，本研究将具体包含以下四个部分： ( 1 )实验一：正立面孔整体面部活动中立体空间动态信息对面孔加工的 影响。 ( 2 )实验二：倒置面孔整体面部活动中立体空间动态信息对面孔加工的 影响。 ( 3 )实验三：正立面孔整体面部活动中平面空间动态信息对面孔加工的 影响。 ( 4 )实验四：倒置面孔整体面部活动中平面空间动态信息对面孔加工的 影响。 3 5 研究创新点 ， 本研究在以下三个方面在以往研究的基础上对整体面孔动态增益效应机制 进行了探索： ( 1 )对面孔特异性和般性加工这两种不同的面孔加工系统进行分离， 探索整体面部活动中的空间动态信息对不同面孔加工系统的作用。 ( 2 )对面孔活动中平面和立体空间动态信息进行分离，探索不同空间动 态信息的对面孔加工系统的的作用。 ( 3 )实验材料上控制了作为对比的多幅动态与多幅静态材料中的帧数和 呈现时间，以排除以往研究中存在的无关因素的干扰。 7 浙江理工大学硕士学位论文 4 实验研究 4 1 实验一：正立面孔整体面部活动中立体空间动态信息对面孔加工的影响 4 1 1 实验目的 本实验的目的是在恒定整体面部活动中的平面空间信息条件下，研究立体空 间动态信息对面孔加工的影响。在这里立体空间动态信息是指在面部水平转动的 动态图像中面孔朝向随时间的变化信息。实验中采用延时匹配范式对这一问题进 行研究。 4 1 2 实验方法 4 1 2 1 被试 共有3 2 名在校本科生参与本实验，其中男性被试1 0 人。所有被试年龄在 1 8 至2 4 周岁之间，视力或矫正视力在1 0 以上，且都为右利手。被试均为亚裔 人种，与实验材料中人物种族相同。实验被试均不认识实验材料中的人物。 4 1 2 2 实验材料 实验材料通过对1 8 名实验参与者2 面部图像制作而获得。其中男性参与者 1 0 人，所有参与者年龄在1 9 至2 4 周岁之间。本研究中所有实验材料均使用a d o b e p h o t o s h o p 软件( a d o b es y s t e m si n c ，s a nj o s e ，u s ) 进行处理。 4 1 2 2 1 面部图像采集 在图像采集阶段，每名参与者坐在一把可以3 6 0 度自由转动的转椅上。拍摄 用的照相机距离转椅3 米。拍摄时相机高度均调节至与参与者双眼相同高度。在 相机两侧分别放置一个柔和光源，以保证拍摄时参与者的面孔上不会出现由面部 轮廓导致的阴影。拍摄前参与者面部的油脂均被除去，以保证拍摄时不会出现局 部面部反光的现象。另外，长发的女性参与者均使用发箍将头发扎住以免遮挡面 部。 每名实验参与者被拍摄9 张不同观察角度的面部图像，不同的观察角度的面 孔拍摄通过转动被试所坐的转椅实现。在9 张面部图像中的8 张面部图像的观察 2 本文中实验参与者是指其面部图像用于本实验的人员， 人员。 8 弋 、， 实验被试是指参与完成实验任务的 浙江理工大学硕上学位论文 角度均匀分布在0 至1 8 0 度的范围内，分别为0 0 、2 6 0 、5 1 0 、7 7 0 、1 0 3 0 、1 2 9 0 、 1 5 4 0 和1 8 0 0 ，其中0 0 表示面部转向左侧的侧脸图像，1 8 0 0 表示右侧脸图像。这8 张不同朝向的面部图像将被用来制作面部动态视频。9 张面部图像中另外一张图 像是参与者的正面图像，即9 0 0 观察角度的面部图像。这张正面图像将被用来制 作组合面孔材料。拍摄过程中参与者始终保持中性表情，每个角度拍摄多张照片， 以便后期选择最佳的图像进行制作。 在处理图像时，先将面部图像从下巴至头顶范围内截取出来，再通过调整面 部截取图像高度至4 5 0 像素，宽度做相应的等比缩放，以此保证所有面孔大小相 当。其次，所有面孔上的显著特征( 例如，痣、疤痕等) 都通过专业图像编辑软 件被除去，以保证被试不会通过这些显著面孔特征对面孔进行辨认。最后，在所 有图像被转换为黑白图像后，将每一面孔图像居中放置于6 4 0 x4 8 0 像素大小的 黑色背景图像中，如图2 1 所示。 图4 1 处理后的面孔材料 4 1 2 2 2 整体面部活动材料和多幅静态对照材料制作 在本实验中面孔的整体活动是指头部从一侧水平转向另一侧再转回的活动。 实验中使用同一参与者的8 张不同朝向的面孔图片制作整体面孔动态图像：从0 0 或1 8 0 0 朝向的面孔图像开始按照面孔的朝向依次呈现面孔图像，每副面孔图像 呈现8 0 m s ，图像之间没有时间间隔。实验中的整体活动需要呈现0 0 到18 0 0 再返 回0 。或相反的活动，所有的8 张图像除了在呈现序列中间的侧面图像以外的图像 都将被呈现2 次，出于保证动态连贯性的原因，出现在序列中间的侧面图像将只 呈现一次，如图2 2 所示。因此，整个动态活动将由1 5 张静态图像组成，呈现 时间为1 5x8 0 m s = 1 2 0 0 m s 。慕 、 9 浙江理工人学硕士学位论文 多幅静态材料在本实验中被用来作为面孔活动的对照材料，与多幅动态面孔 材料有完全相同帧数，但是由于图像呈现顺序的差异，多幅静态材料呈现时，被 试看到的图像是静态的。多幅动态面孔材料呈现时被试看到的图像是动态的。在 多幅静态材料中，第一幅和最后- n 静态图像与动态材料中相应位置的图像完全 相同，保持恒定，都是参与者的侧面图像。这样操作是为了避免第一幅和最后一 副图像由于分别缺乏前摄和后摄抑制而导致材料在呈现静态信息上的差异。多幅 静态材料中其余的静态图像通过假随机方式进行乱序排列：先通过随机数程序生 成乱序序列，再通过拆开序列中依次排列的相邻和相同朝向的面孔图像对序列进 行调整，如图2 2 所示。整个多幅静态材料同样由1 5 张静态图像组成，呈现时 间为1 5 8 0 m s = 1 2 0 0 m s 。 圈囝囵囵圆囵囹圆 圈囵囵圆园圈囵园 图4 2 整体面部活动，多幅动态材料( 上) 和多幅静态材料( 下) 目标面孔干扰面孔l 干扰面孔2 图4 3 目标面孔与内部特征替换后的干扰面孔 4 1 2 2 3 组合面孔制作 本实验中组合面孔将被用于检验面孔动态信息对面孔加工的影响。组合面孔 通过正面面孔制作而得到。首先，为了平衡被试的反应倾向，在每一参与者正面 面孔图像( 目标面孔) 的基础上制作出2 个版本的干扰面孔与之匹配。干扰面孔 是通过用此次拍摄面孔之外的3 6 张面孔内部特征( 眼睛、鼻、嘴以及其间的皮 孓 肤纹理) 替换目标面孔相应的内部特征制作而成，相互匹配的目标面孔与干扰面 1 0 浙江理工大学硕士学位论文 孔具有相同的外部特征( 面孑l # l - 轮廓和发型) 。干扰面孔经7 名独立评定者评定 认为与目标面孔相比不存在明显的不真实痕迹( p o 0 5 ) ，如图2 3 所示。 其次，将所有的目标面孔和干扰面孔沿面孔中部横切为上下两部分，并保留 上半部分面孔。组合面孔是由原面孔的上半部分与其他正面面孔的下半部分进行 组合而成。面孔组合时，通过软件修改使得上下面孔的鼻梁和面孔外轮廓能够平 滑的接合，并且，通过调整下半部面孔的亮度、饱和度以及对比度使其与上半部 分面孔不会由于基本的知觉因素而导致被知觉为独立的面孔部分。通过以上方 法，实验共制作出5 4 张对齐的组合面孔，其中目标面孔1 8 张，指组合面孔中上 半部分为参与者的组合面孔，干扰面孔3 6 张，指组合面孔中上半部分为特征替 换后的组合面孔，如图2 4 所示。 目标组合面孔干扰组合面孔l 干扰组合面孔2 图4 4 对齐的目标组合面孔和干扰组合面孔材料 版本l 版本2 非对齐的组合面孔制作是在对齐的组合面孔基础上通过将上下面孔横向错 开约半个面孔距离制作而成的。非对齐的组合面孔与对齐的组合面孔同样有5 4 张面孔，其中目标面孔1 8 张，干扰面孔3 6 张，如图2 5 所示。 浙江理工大学硕士学位论文 目标组合面孔干扰组合面孔1 干扰组合面孔2 图4 5 非对齐的目标组合面孔和干扰组合面孔材料 版本1 版本2 4 1 2 2 4 练习用实验材料制作 依照上文的方法，实验为练习阶段制作了1 组相应的面孔动态活动、多幅静 态对照材料以及相应的组合面孔。练习阶段中出现的材料将不会出现在正式实验 阶段。 4 1 2 3 实验设计及程序 实验采用了2 2 的被试内设计。2 个自变量分别是多幅面孔呈现形式( 动 态和静态) 以及组合面孔对齐性( 对齐和非对齐) 。由于实验任务有一定的难度， 被试的反应容易受到反应倾向的影响，因此因变量选用非参数信号检测论中的感 受性指标a 作为实验的主要因变量【5 4 】，同时也对反应正确率和反应时间进行统 计分析。 每名被试在一间安静并且光照充足的房间里独立完成实验。实验刺激物通过 电脑显示器呈现。实验采用1 7 英寸分辨率为1 0 2 4 7 6 8 像素的l e n o v o 显示器显 示。实验程序由e - p r i m es o f t w a r e2 0 ( p s y c h o l o g i c a ls o f t w a r et o o l s ，2 0 0 7 ) 控制， 标准键盘作为反应设备。实验过程中，被试正立坐于显示器前，距离显示器约 5 0 c m 。 1 2 浙江理工大学硕士学位论文 实验开始后首先会在屏幕中央呈现实验指导语，主试让被试自由阅读指导语 并对被试的疑惑给予解答，但不会透露任何有关实验背景的信息。待被试了解实 验任务要求后，由被试自行按键开始下面的实验。 在每名被试正式实验前，实验有一个含有8 次试验的练习阶段。练习阶段的 任务与正式实验完全相同，每种处理会呈现2 次，练习阶段的刺激材料不会出现 ， 在正式实验中。 正式实验的每一试验( t r a i l ) 中，屏幕中央首先呈现一个十字标志( + ) ， 以提示被试该次试验的开始，十字标志呈现5 0 0 m s 后消失；十字标志消失后经 l o o m s 空屏后呈现出整体面部活动图像或多幅静态对照材料，呈现时间为 1 2 0 0 m s ；在这之后屏幕中央会出现一个时长5 0 0 m s 的视觉掩蔽，用以掩蔽先前 的面孔动态图像；视觉掩蔽消失之后在屏幕中央立即呈现一张对应的组合面孔， 组合面孔有可能是上下半脸对齐的，也有可能是非对齐的。当组合面孔呈现时， 被试被要求判断当前组合面孔中上半部分面孔是否属于之前面孔动态图像或多 幅静态对照图像中的人，并且在键盘上按键做反馈。对于一半的被试，如果认为 两者是同一个人则按小键盘中的数字键“1 健，如果不是同一个人则按小键盘 中的“2 键；对于另一半被试则作相反的操作，以平衡被试的反应方式。当被 试给予反应之后，组合面孔立即消失，随即开始下一次试验，如图2 6 所示。 图4 6 实验一程序示意图 3 0 0 m s 被试判断 浙江理工大学硕士学位论文 被试在完成一半的试验之后会被给予2 分钟的休息时间，休息时间内被试不 能离开实验室。休息时间由电脑控制并以倒计时的形式呈现在屏幕之上以告知被 试剩余的休息时间。休息时间结束后程序会自动开启剩余的试验。 全部试验被均匀地划分为2 个组块( b l o c k ) ，其中一个组块中只呈现面孔 动态图像刺激，另一个组块中只呈现多幅静态面孔图像刺激。2 个组块的顺序在 e 被试问平衡。所有的1 8 个面孑l * j j 激材料平均分配在2 个组块中，呈现在其中一 个组块中的面孔刺激不会出现在另一个组块当中，每个组块中都包含9 个实验参 与者的面孔材料，其中男性面孔占5 个，刺激物与组块的搭配在被试间也进行了 平衡，以减少由刺激物和长时记忆而导致的对结果的影响。 正式实验包含4 种条件，动态和多幅静态条件下各有9 个面孔刺激物，每种 刺激面孔在每种条件下重复1 6 次，因此实验总共包含4 9x1 6 = 5 7 6 次试验， 其中一半的试验中组合面孔是目标面孔，另一半试验中组合面孔是干扰面孔。 4 1 3 结果 本实验数据采用p a s ws t a t i s t i c s17 0 ( s p s si n c ，2 0 0 7 ) 软件包进行处理。 本实验结果将从以下两个方面进行分析：一、是否存在面孔特异性的组合面 孔效应；二、整体面部活动中的立体空间动态信息是否能影响面孔中不同的加工。 通过被试在各个条件下的反应正确率计算非参数信号检测论中的辨别力水 平a ，( 各个条件下平均辨别力水平如图2 7 和表2 1 所示) 【5 4 1 ，再以被试为随机 变量对a 进行2 ( 多幅动态和多幅静态) 2 ( 对齐和非对齐) 的重复测量方差 分析。 1 4 o 9 0 o 8 8 o 8 5 o 8 3 o 8 0 4 1 3 1 面孔特 组合面孔 p o o m ，被试对非对齐面孔的辨别力高于对齐面孔的辨别力。由于对齐与非 对齐面孔辨别力的差值可以反映出面孔特异性加工，以上主效应说明在动态和静 态呈现条件下都具有面孔特异性加工。 4 1 3 2 立体空间动态信息对面孔加工的影响分析 面孔呈现形式主效应不显著旷( 1 ，3 1 ) = o 6 3 ，m s e = 0 0 0 3 ，t 1 2