笔划频率和字体对汉字大小辨认阈限的影响.pdf

笔划频率和字体对汉字大小辨认阈限的影响 王 优 邵志芳 华东师范大学心理与认知科学学院 上海 200062 摘 要 本研究采用恒定刺激法测量汉字的大小辨认阈限 视锐 并与英文字母和视标E进行比较 实验自变量为笔划频率 和字体 因变量为视锐 结果表明 1 字符的视锐随笔划频率增加而增大 汉字的视锐显著大于英文字母和视标E 2 不同字 体汉字的视锐不同 黑体最小 楷体次之 宋体和仿宋最大 研究结果为开展中文阅读的心理物理学研究提供了良好基础 关键词 汉字 大小辨认阈限 笔划频率 字体 视锐 1 引言 字符的辨认和阅读是人们日常生活的重要内 容 研究字符辨认和阅读有助于改善字符学习效 果 提高日常阅读效率以及完善视觉功能评估手段 Legge等人从20世纪80年代起就开展了一系列英 文阅读的心理物理实验研究 探讨了各种视觉因素 例如亮度 颜色对比度 字体 印刷大小等因素 对 于英文阅读的影响 1 6 他们发现 当字母大小为 013 2 视角时 阅读速度最快 低于013或者高于 2则速度降低 当印刷字符大小接近视锐时 字体对 于阅读的影响比较大 固定宽度字体的阅读速度快 于按比例间隔字体 此外 Arditi等人发现 有截线 字母上下两端的短横线 字体比没有截线字体更容 易辨认 但是两者在阅读速度上相当 7 这些研究 结果可以指导英文书面阅读材料的印刷 网页文字 的设计 可以通过改变公共设施上的字符设置 方便 人们辨认 还能帮助弱视患者恢复正常生活功能 提 高生活质量 汉字辨认的心理物理学研究是研究中文阅读的 前提 所以 本研究的目的就是测定汉字大小辨认的 阈限 视锐 同时探究视觉因素 如汉字图像的空间 复杂性和汉字字体 是否影响汉字的视锐 为进一步 探讨中文阅读的心理物理学规律打下基础 本研究 所测定的汉字视锐数据 可用于评估中文人群视觉 功能 2 方法 211 被试 10名大学生 男女各半 年龄在20 24岁之间 视力或矫正视力正常 母语为汉语 阅读和书写英文 的时间超过7年 首次参加此类心理物理学实验 212 刺激 使用Visual Basic和MATLAB程序生成5大组 实验刺激 其中汉字3组 英文Sloan字母和视标E 各1组 每组汉字又包括宋体 楷体 仿宋和黑体4 种字体 故总共有3 4 2 14小组刺激 刺激 为黑色 对比度为100 汉字大小为50 50像素 英文字母和E为40 40像素 上述3组汉字刺激 Chinese Character 以下简 写为 CC 是根据已有研究结果 8 选出的 平均笔划 数分别为2 4划 8 9划和16 18划 CC1CC3 每 组5个 见表1 均为常用汉字 每组内的汉字视觉 特征和可辨认性相近 各组间的差别比较大 英文 刺激为5个Sloan字母 宽度和高度相同 每一笔划 的宽度均为字母高度的1 5 各个字母的可辨认性比 较一致 在一些英语国家如美国常用于临床视力检 查 8 视标E来自国内视力检查所使用的标准对数 视力表 有上 下 左 右4个开口方向 其笔划宽度 和空白区域宽度均为全字的1 5 本研究以笔划频率 stroke frequency 作为衡量 字符视觉空间复杂性的指标 如果以一定方向画一 条穿过汉字的线段 该线段与各个笔划可能形成若 干交点 笔划频率指的就是 以一定方向的线段贯 穿汉字 该线段从头至尾与汉字产生了多少个交点 由于一条线段的交点数不足以表示汉字的复杂性 汉字的笔划频率要采取字符的上半 下半 左半 右 半 45和135等6个方位上的最大的交点数加以计 算 如图1所示 笔划频率计算公式为 SF FHu FHd FVl FVr FO45 FO135 6 式中的FHu FHd FVl FVr FO45和FO135分别 为字符的上半 下半 左半 右半 45 135等6个方 位上最大的交点数 8 9 笔划频率代表字符的空间 复杂性 但与笔划数不是完全一一对应的关系 E Sloan和笔划从少到多的3组汉字的平均笔划频率 依次为0167 1135 1190 3143和41 62 划 字 通讯作者 王优 E2mail ywyl84 gmail1com 134 心理科学 Psychological Science 2009 32 1 134 136 图1 笔划频率计算示意图 表1 实验刺激 字符组别12345 CC1个么少之十 CC2条名电取医 CC3需感德赛整 SloanCDKNS E视标 213 实验仪器和观察条件 刺激呈现在一台21英寸彩色显示器中央 显 示器 模 式 为1920 1440 60Hz 像 素 大 小 为 01203mm 经Spyder2Pro校准过亮度 背景色为白 色 实验在WinVis for MATLAB软件平台上运行 实验中被试用双眼观察与显示器相对的平面镜中的 刺激 确保被试能看到整个屏幕 214 实验程序 本实验采用恒定刺激法测量不同笔划频率 5 种 和字体 宋体 楷体 仿宋和黑体 的汉字及Sloan 英文字符 视标E的视锐 每组刺激在6 7个视角 水平下测试 通过改变观察距离来调节视角大小 对应的辨认正确率从20 到90 以上 用Weibull 函数 x 为视角大小 y为反应正确率 为阈限 为 心理测量函数的斜率 为纯粹猜测的正确率 拟合 正确率 得到字符的大小辨认阈限 视锐 其中汉 字和Sloan字母的视锐所对应的正确率为7016 视标E为7214 被试通过按数字键 1 5 表明自己看到的是哪 个刺激 对应关系见表 1 刺激持续呈现 直到被试 反应为止 反应错误即给出声音反馈 正式实验之前 被试先做1 3轮 以选定合适 的视角水平 正式实验共5轮 每天1轮 每轮实验 分两部分进行 中间有较长时间的休息 第一部分 的刺激为Sloan字母 视标E和第1组汉字 CC1 4 种字体 第二部分为第2 3组汉字 CC2和CC3 4 种字体 两部分的先后顺序按照ABBA法平衡 每 部分的所有处理均随机化 各小组内的刺激均随机 呈现 共呈现20次 每个字母或汉字呈现4次 视标 E共4个 故各出现5次 作为一个刺激块 每一 刺激块开始前 在屏幕上显示将要呈现的刺激类型 汉字刺激还包括字体类型 和观察距离 观察距离 调整后即进入测试 各刺激块之间间隔半分钟作为 休息时间 3 结果 各组刺激的平均视锐见表2 方差分析表明 笔 划频率的主效应显著 F 4 36 1511212 p 010005 线 性 趋 势 F 1 9 1841347 p 010005 说明字符的视锐随着笔划频率的增大而逐 渐增大 笔划频率的效应大小 2 为0162 Bonfer2 roni t检验发现 笔划频率最大的第3组汉字的视锐 最大 笔划频率较小的另外两组汉字的视锐差别不 显著 而笔划频率最小的Sloan字母和视标E的视锐 最小 表2 各组刺激的平均视锐 平均数M 标准差SD 单位 分 刺激M SD刺激M SD CC1 宋体618254 014245CC3 宋体815061 015864 楷体619738 014377 楷体718553 015501 仿宋712046 014518 仿宋813795 015783 黑体610322 013847 黑体715935 014862 CC1 均值617440 012093CC3 均值810749 012622 CC2 宋体715710 016191宋体均值716033 013245 楷体617819 015131楷体均值711889 012845 仿宋714603 015115仿宋均值716653 012947 黑体619366 014350黑体均值618237 012653 CC2 均值711796 012484视标E414134 012917 Sloan412792 013017 就三组汉字刺激而言 方差分析表明 除了笔划 频率的主效应显著外 F 2 18 291663 p 010005 线 性 趋 势 F 1 9 331867 p 010005 汉字字体的主效应也显著 F 3 27 391819 p 010005 黑体的视锐最小 楷体次之 宋体和仿宋最大 另外 笔划频率和字体之间的交 互作用显著 F 6 54 131270 p 010005 即 在不同字体水平上 视锐随笔划频率变化的趋势有 差别 笔划频率 字体和两者交互作用效应大小的 偏 2 分别为01767 01816和01596 两个因素同时 作用时 对不同汉字刺激视锐变异的解释度分别为 1217 和419 王优等 笔划频率和字体对汉字大小辨认阈限的影响135 4 讨论 不同笔划频率的字符 其视锐不同 汉字的笔 划频率高于英文字母和视标E 其视锐也较大 汉字 笔划频率越大 其汉字视锐也大 英文字母和视标 E的笔划频率相近 其视锐也近似 这些结果表明 字符的视觉空间复杂性因素影响字符辨认 进一步 比较不同字体汉字的视锐 发现黑体的视锐最小 楷 体次之 宋体和仿宋最大 表明字体是影响汉字辨认 的因素之一 虽然笔划频率对于不同字符视锐的变异的解释 能力较强 但是 如果同时考虑字体对于汉字辨认的 影响 笔划频率的独特贡献明显下降 而且 将笔划 频率差别比较大的第3组汉字和第1组汉字视锐的 差别与标准对数视力表相对照 得到两组汉字刺激 的视锐仅差0118个对数视角单位 相当于视力表上 1 2行的差距 可见 笔划频率对字符辨认的作用 有限 由于笔划频率反映的是字符图像的细节特 征 因此实验结果提示 辨认比较小 如阈限水平 的 字符可能不需要辨认出字符的所有细节特征 此 外 不同字体汉字其笔划的粗细有差别 相应地会造 成汉字图像在视觉宏观特征上的差异 这可能是字 体影响汉字辨认阈限的潜在原因 比如 笔划粗的 刺激包含较多能量 由于光学模糊因素的影响 笔划 粗的刺激在比较小时有效对比度较高 使得辨认阈 限较低 4种字体中 黑体的笔划最粗 其视锐也最 小 视标E和Sloan字母的视锐远小于汉字 部分 原因可能也在于这两类字符的笔划都比汉字粗 总 体而言 笔划频率和字体两个因素的考查结果提示 阈限水平字符辨认可能依靠的是刺激的宏观特征如 字符图像的总体亮度 各个部分的亮度差异等 这有 待进一步探究 在其他涉及笔划频率与字符辨认的关系的研究 中 Majaj等人 2002 有关一阶字母辨认的空间频率 通道的研究与Ipek 2006 有关二阶字母辨认通道的 研究结论相近 一阶字母 由亮度差异所形成的字 母 和二阶字母 由纹理形成的字母 信号的笔划频 率决定了辨认通道的频率 不受字符类型 如英文字 母或汉字 字体 如Times new roman或Bookman 以及字符大小的影响 9 10 这与本研究的结果有 所不同 原因可能有3点 1 因变量不同 前者测 量字符的对比度阈限 本研究测量的是字符的大小 辨认阈限 视锐 即临床视力测量指标 2 刺激呈 现方式不同 前者的刺激快速呈现 且比较大 本研 究的刺激呈现时间由被试自己调控 模拟临床视力 测试情境 其大小需要根据实验要求调整 3 笔划 频率计算方法不同 前者以单位空间内穿过字符水 平准线的笔划数来表示笔划频率 本研究在计算时 考虑到了汉字结构的多样性及不平衡性 将水平 垂 直以及斜向等各个方向上的空间特征整合在一起 比较全面地描述汉字的空间特征 8 这3点差异正 体现了本研究的特点 以及研究结果在未来实际应 用中的意义 5 结论 本研究通过恒定刺激法测定字符的视锐 发现 汉字的视锐随笔划频率增加而增大 且显著大于英 文字母和视标E 不同字体汉字的视锐不同 黑体 最小 楷体次之 宋体和仿宋体最大 6 参考文献 1Legge G E Pelli D G Rubin G S et al Psychophysics of reading I Normal vision Vision Research 1985 25 239 52 2Legge G E Rubin G S Luebker A Psychophysics of reading V The role of contrast in normal vision Vision Research 1987 27 1165 1171 3Legge G E Parish D H Luebker A et al Psychophysicsof reading XI Comparing luminance and color contrast Journal of the Optical Society of America 1990 A7 2002 2010 4Mansfield J S Legge G E Bane M C Psychophysics of reading XV Font effects in normal and low vision Inves2 tigative Ophthalmology No difference in gender or major was found in implicit occupational gender stereotype by IAT Implicit attitude towards occupational gender is stable and not easily subject to the to influence of other factors Key words implicit occupational gender stereotype implicit association test IAT implicit social cognition 上接第136页 Stroke Frequency and Font Effects on Chinese Character Recognition Threshold Wang You Shao Zhif ang School of Psychology and Cognitive Science East China Normal University 200062 Abstract The character recognition threshold or acuity of Chinese characters was measured and compared with English letters and optotyp