实验心理学讲义知觉

第七章,知 觉,章节内容,第一节 直接知觉和间接知觉 第二节 视知觉和听知觉 第三节 空间知觉 第四节 时间知觉第五节 无觉察知觉,第一节 直接知觉和间接知觉,一、历史渊源 1、直接知觉论 认为知觉只具有直接性质，其过程是内在的或无意识的，它可能很少受到人的各类观念的影响。 先天的 由于直接知觉论过分地强调了知觉的刺激驱动性，未注意到知觉也会受到已有经验的影响，因而受到很多的批评。,2、间接知觉论,赫尔姆霍兹，提出了知觉经验论，认为所有的视知觉都源于人们过去的视觉经验，即使是那种瞬间完成的无意识知觉，也是一种视觉习惯。间接知觉理论认为刺激本身的信息是模糊的、不完整的和不能对外界事物进行全面描述的，所以个体必须在过去经验的基础上，对刺激信息作出推断、评价和解释，才能实现对刺激的真正知觉。,当代认知心理学的观点,自下而上（bottom-top）加工：有外部刺激开始的加工，又称数据驱动加工。 自上而下（up-down）加工：由有关知觉对象的一般知识开始的加工，又称概念加工。 直接知觉论只讲究自下而上加工，而间接知觉论则讲究自上而下和自下而上加工相结合，即刺激信息和内部经验的匹配。,二、直接知觉实验,（一）视崖实验的背景 视崖实验（Gibson和Walk，1960）的研究对象是深度知觉，它涉及人如何将网膜上的二维投影加工成三维信息的奇特能力。 Gibson和Walk假设深度知觉是原始生物机制的一部分，它是自动出现的，并非是经验的产物。因此，深度知觉应当是直接的、先天的，即使是几乎没有什么后天经验的被试也应该具备深度知觉。,二、直接知觉实验,（二）实验方法 被试：6个月到14个月大的婴儿和刚出生的小动物 实验仪器：视崖（visual cliff） 自变量：视崖的深浅.水平1为“视崖”，水平2为“浅滩” 因变量：婴儿爬向视崖边缘的行为.两个水平分别为爬或者不爬；或者，动物是否出现明显的防御行为或是全身肌肉紧张等行为表现,视崖实验,二、直接知觉实验,（三）实验结果 在以婴儿为被试的情况下，实验发现几乎所有的婴儿在母亲的召唤下，都愿意爬向“浅滩”；但只有1/3的婴儿在极其犹豫的情况下，爬向了“视崖”，即使在母亲用手敲击玻璃，向婴儿示意玻璃的坚固性时，另外2/3的婴儿还是不愿意爬过来，这表明婴儿已经感知到了视崖的深度。此外，动物视崖实验的结果也支持直接视觉论。,评 价,要用实验来完全证明知觉纯粹意义上的直接性与先天性是十分困难的，因为人们不能在婴儿或动物出生的同时，对它们进行实验，故不可能从知觉中完全剥离经验的成分。,三、间接知觉实验,（一）不可能图形 不可能图形（或不合理图形）是一种无法获得整体知觉经验的图形，它是一种特殊的错觉，可以分离经验信息独立作用时和刺激信息独立作用时的两种不同的知觉结果。,埃斯切尔的运动瀑布,无尽头楼梯图,（二）三维图形的知觉测验,三维图形的知觉测验是哈德森（Hudson，1960）设计的，它表明深度线索方面的经验，会直接影响到人们对这一测验中各个图片的感知。此测验包括7幅图，每一幅图都以不同的形式包含了三条深度知觉线索：熟悉大小、重叠和透视。 实验时，哈德森（1960）在非洲的许多地区选取了不同部落的被试进行实验，发现班图人是典型的两维知觉者，其生活环境无法为提供他们相应的深度经验。,猎人准备射杀哪只动物？,矛盾的三叉戟形状,图中的柱子是圆的还是方的？,主观轮廓图：过去经验促使视知觉“完整化”的倾向所致,（三）知觉恒常性,知觉的恒常性 （perceptual constancy）是指当距离、缩影比、照明改变的时候，虽然网膜影像已在一定程度发生改变，但人们对物体大小、形状和颜色的知觉仍相对稳定。 由于没有大小恒常性的经验，土著人坎根只能依据视网膜成像的大小进行反应。可见，有关知觉恒常性的研究可以被作为支持知觉经验论的依据。,本节评价,一方面，正如视崖实验所揭示的那样，知觉确实存在先天、直接的一面；而另一方面，错觉研究等都无可辩驳地说明，知觉也绝不可能没有丝毫的经验参与。因此，直接知觉论和间接知觉论都说出了真相的一个侧面，两者的结合应是最合理的答案。,第二节 视知觉和听知觉,一、视知觉 （一）视觉研究中的基本实验（视适应、视敏度） 1视适应 暗适应：是指在低亮度环境下感受性缓慢提高的过程。 明适应：是暗适应的相反过程，是指在高亮度环境下感受性降低的过程。,人眼的暗适应进程,2视敏度,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。视敏度可以用以下公式计算得到（了解，不需要掌握）：,（其中A为物体大小，D为距离）,影响视敏度的因素除物体大小和距离外，还有亮度、对比度、网膜部位和练习等,3闪光临界融合频率,闪光临界融合频率作为人眼对光刺激时间分辨能力的指标，是指闪烁刚刚达到融合时的光刺激间歇的频率（CFF）。,（二）视错觉,视错觉是指单凭眼睛所见而形成的失真或扭曲的知觉经验。日常生活中常见的视错觉 ：1运动错觉（似动） 对实际上没有空间位移的物体所产生的运动知觉现象。2线条错觉（几何错觉）3自然错觉（月亮错觉）,Plateau （1833）的动景盘,圆在动吗？,眼睛盯着图中央，稍微向两边移动眼光，你发现了什么？,2.线条错觉,缪勒-莱尔错觉,体型变高（A）或变矮（B）的错觉原理,3.自然错觉,常见的自然错觉：月亮错觉,（三）视知觉组织,视知觉组织从本质上来说是区分图形与背景的过程。其组织过程是直接的，和刺激本身所具有的结构有关。视知觉组织主要按照以下几个原则： 1接近法则 2相似法则 3良好图形法则 4同步法则 上述法则都是刺激本身结果对视知觉组织的影响，除此之外，过去经验对视知觉组织的影响也是显著的。,接近法则,相似法则,良好图形法则,构成良好图形的五个因素：（1）共同命运（2）对称（3）平行（4）连续（5）封闭,同步法则,二、听知觉,（一）听觉量表 （了解）1音高量表 音高是听觉的属性，它是一种心理量，单位是mels。纯音的音高依赖于声音振动的频率。 音高量表的制定，可以采用二分法和多分法两种方法。为了便于音高量表的建立，一般指定40分贝1000赫纯音的音高（1000 mels）作为参照点。图示：Stevens等（1937）的音高量表,音高量表,2等响曲线 响度也是听觉属性，是人耳对于声音强度反应的主观量，单位是sone。其制作方法和音高量表类似。 响度不仅和声压（声音的物理强度）有关，而且和音频有关，通常用等响曲线来表示响度、音强和音频三者间的关系。为了便于等响曲线和响度量表的建立，一般指定40分贝1000赫纯音的响度（1 sone）作为参照点。 等响曲线上各种频率的声音的响度感觉是相等的，可采用调整法来制作该曲线。,纯音等响曲线,3等高线 音高不仅和音频有关，也和音强有关。等高线表示音高、音频和音强间的关系，它可以通过调整法获得。 当强度改变时，各频率的音高随之发生变化。对于低音来说，音高随强度增加而降低，对于高音来说，音高随强度增加而升高，对于中等频率的声音来说，两种影响都有轻微程度的表现。,等高线,（二）听觉基本实验,1听觉掩蔽现象 定义：听觉掩蔽指两个声音同时呈现时，一个声音因受到另一个声音影响而减弱的现象。 掩蔽现象大约有三种情况：纯音掩蔽、噪音掩蔽以及噪音与纯音对语言的掩蔽。,（1）纯音掩蔽,纯音掩蔽是指的是某个定额频率的纯音来掩蔽其他不同频率的纯音，再来观察后者阈值提高的情况。Fletcher（1953）的实验结果 （1）掩蔽音强度提高，掩蔽效果随之增加，而且掩蔽音愈强，它的影响范围也愈大，即能掩蔽更多种频率的声音。 （2）掩蔽音对于频率相近声音的影响最大 （3）低频对高频的掩蔽效果大于高频对低频的掩蔽,（2）噪音掩蔽 一个白噪声对纯音掩蔽实验的结果显示：低强噪音对不同频率纯音的掩蔽效果差异很大，而高强噪音对不同频率纯音的掩蔽效果相差不大。 （3）噪音与纯音对语言的掩蔽 噪音和纯音都可对人们的语言产生干扰，使语言变得不可理解。一般地，噪音的掩蔽效果比纯音的掩蔽效果好，但并不是所有强度的噪音都能造成同样干扰，且噪音要大到叫人厌烦的程度，才会降低语言的清晰度或可懂度。在纯音的掩蔽效果中，低频比高频掩蔽作用大。,2听觉定位,听觉定位是指利用听觉器官判断发声体的空间方位。对声源方向的判断，主要有三种双耳线索：强度差、时间差和周相差。 （阅读了解）,3可见言语,语图仪是能将复合音或语言分析为组成成分频率，显示频率强度时间型式变化的仪器，它能形象地图示言语听觉特征。 通过语图仪可以使人清晰地看到言语的形象，正像听到了言语的声音一样，故称可见言语。,语图仪及可见言语,语图仪原理示意图,语图仪所绘制的图形,（三）音乐知觉（略）,第三节 空间知觉,一、肌肉线索 眼睛肌肉状态的变化可以作为感知距离的线索，此类线索被称为肌肉线索，包括适应与辐合。（一） 适应 在没有其他深度线索时，眼睛的适应状态可以作为估计物体距离的线索。但是，眼睛的适应对深度知觉所起的作用并不大，一般这种线索所提供的信息只限于距眼球10米范围内才是有效的。属于弱距离线索,（二）双眼视轴的辐合,当人们在观察一个物体时，双眼辐合使物体影像落在两眼相对应的位置。 物体距离发生变化时，双眼辐合角的大小也随之改变，而辐合角大小的改变依赖于眼球的六条外部肌肉（内、外、上、下直肌及上、下斜肌）的协同运动，这些的动觉信号传到大脑，便构成一种深度线索。 辐合作为距离线索只在几十米内有效，一旦超过这一距离，双眼视轴接近平行，辐合就不再是有效的距离线索。,双眼视轴辐合图示,二、物理线索,（一）遮挡 遮挡是指一个物体遮蔽了另一个物体的一部分。它只能用于判断深度的秩序，而不能判断事物间的距离。,（二）阴影,阴影（shadow）是由不透明或半不透明物体的阻碍所引起的表面照度的变化。 物体投射在自己上面或是投射到其他物体上的阴影被称作分离阴影（detached shadow）。分离阴影可以作为物体和它所投射到的表面间相对距离的线索。,相对深度和投射的阴影,相对深度和投射的阴影,（三）几何透视,几何透视是日常生活中最常使用的距离物理线索，主要包括直线透视、大小透视、视野中高度、纹理梯度，视角原理是这种线索的主要依据。,1直线透视,根据几何透视近大远小的原则，人们会知觉到空间中的一组平行线会聚于某一消失点，这种平行线影像的会聚被称之为直线透视。 20世纪中叶，Clark，Smith和Rabe（1955）通过实验发现，当在黑暗的背景中向被试呈现了一个明亮的梯形后，被试会将梯形报告为有一边（梯形的短边）向远处倾斜的矩形。其原因是由于梯形上下两边长短不一，从而产生两条平行线向远处延伸的感觉。,直线透视,2视野中的高度,视野中物体的影像越接近视平线，就容易被知觉为更远。这是影像向中央凹移动，视角变小的结果，导致在同一垂直面上，离视平线远的物体虽然看似在高度上有所下降，但是却向远处后退了，这便是物体在视野中的高度所产生的距离效应。,视野中的高度,3纹理梯度,最早将纹理梯度列为深度线索的是心理学家Gibson。他（1950）在视知觉一书中写道：“某个维度上某种东西的递增或递减称为纹理梯度（texture gradient）” 。 视野中对象重复而众多的成分，构成一种视觉表面纹理，距离愈远，纹理愈细愈密。纹理结构的梯度乃是判断空间轮廊的信息资源，当观察者与周围环境有相对运动的时候，纹理梯度就更为显著。,纹理梯度,(四)单眼运动视差,单眼运动视差（monocular movement parallax）是指视觉对象不动，而头部与眼睛移动时，所给出一种强有力的深度线索。 实验：罗杰斯和格雷厄姆（Rogers和Graham，1979）的随机点模式（单眼观看）,三、双眼线索,（一）双眼视差的生理基础（略） 两只眼睛的视野发生重叠是双眼视差产生的重要基础。人们将两只眼睛视野重叠的部分称为双眼视野。它是整个视野的一部分，出现在双眼视野中的物体，两眼都可以看见。双眼视野的边界大约为从左右眼中间向颞侧80度，向鼻侧37度，垂直方向上和水平线夹角为120度处。视野的方向一般由双眼共同起作用（中央眼）。,（二）视野单向区,Mller与Vieth认为，当人们的两只眼睛注视某一物体的时候，这个物体便处在两只眼睛焦点和网膜影像点连线的延长线上，这时，两眼网膜影像点恰好为对应点，这便产生了单一视像。如果辐合角不变，所有被知觉为单一视像的点就构成通过两眼焦点的圆，处在这个圆周上的各个点被看成是单一的，这个圆就为水平视野单向区（Vieth-Mller圆）。,水平视野单向区,（三）复视,当我们将双眼辐合与某一物体时，其他不在视野单向区上物体都不能产生单一视像，即被看成双像，这就是复视。 潘诺（Panum，1858）研究发现，即使在双眼视像不落在两眼网膜对应点上时，也能单一成像，只要双眼视差足够小，双眼影像就会融合在一起，视像融合所允许的视差范围被称为潘诺融合区。 如果落在潘诺融合区内的双眼视像是相似的，那么就能看到一个单一的像；如果不相似，那么它们之间不可能融合，这时只会引起双眼竞争，即看到两个影像交替出现（Fox，1991；Howard和Rogers，1995）。,（四）双眼视差的计算（略）,左图为双眼视差的几何学原理。视轴在F点辐合，P点置于F点后一定距离上。F点影像的双眼视差是零，因为每个影像都处在中央凹。如果是F点的辐合角，是P点的视夹角，用视夹角表示P点影像的水平视差就是，如果用第一近似值表示，那么=ad/d2，其中，d为点F的距离，d 是F和P点间的距离，a是两眼间的距离。,（五）空间知觉的产生（了解）,空间知觉的产生离不开双眼视差。当双眼辐合于P点时，P点落在两眼中央凹上的影像为P1、P2，在P前面的B点落在中央凹上的影像为B1、B2，假设B1、B2间的视差落在潘诺融合区内，B仍为单一成像。同样，假设在P后面的R点也被单一成像。由于B1、B2间和R1、R2间都存在视差，其中B1、R1距离中央凹近，B2、R2较远，如果距离中央凹较近的点（B1）在鼻侧，就能产生近的知觉，如果距离较近的点（R1）在颞侧，那么就产生远的知觉。,四、线索间的互动（阅读了解）,在许多情况下，线索会产生一种联合效果。詹姆森和赫维奇（Jameson和Hurvich，1959）报告，被试者对距离差异的感受性，在多种线索共同作用的情况下，则与每一种线索所产生的感受性的算术总和密切相关，即：,其中，D为观察距离，D为视差距离，1D为感受性， Di：某一种线索的视差距离。,四、线索间的互动（阅读了解）,线索综合 两个或更多的深度线索结合可以提高深度敏感性，即呈现的深度线索越多，区分深度上的微小差异会变得更容易。线索优势 当两个深度线索间发生冲突时，一个会超越另一个，并占据主导地位。,线索分离 每个线索都被解释成来自不同的物体线索互补 两种线索可以互相补充。当在某一情况下，一种深度线索不能起作用时，其他深度线索便会对其产生补偿，代替它作用。线索平均 两种深度线索的作用会互相抵消线索再解释 刺激情景的再解释可以解决线索冲突,四、线索间的互动（阅读了解）,第四节 时间知觉,一、时序知觉 时序知觉是对客观事件的顺序性的知觉，它是时间知觉的重要组成部分。（一）“同时”与“不同时” 要区分两件事情的先后顺序，首先必须判断两件事是否在同一时间发生。波佩尔的实验 当同时刺激左耳和右耳时，双耳的声觉信息融合成了一个来自 “中央耳”的信息（“促声融合”）。进一步实验发现，1到2毫秒的短暂时间间隔尚不足以引起“不同时”知觉；“不同时”知觉的阈限因人而异，从2毫秒到5毫秒之间不等，人的年龄愈大，阈限值就愈大，阈限值与声音的强弱也有关系，但“不同时”知觉阈限值不会因为训练而缩短。,拉克纳（Lackner）和图伯（Teuber）研究发现，左脑受到意外伤害的病人，促声融合的时间明显拉长， “不同时”知觉的阈限提高；而右脑损伤的病人就无此现象出现。波佩尔等对由于脑损伤（例如脑溢血）而导致语言障碍的病人进行研究，结果发现健康被试和语言障碍患者的“不同时”知觉阈限不存在显着性差异。这反映有关固定“不同时”知觉阈限的生理机制还有待进一步研究。,（二）“顺序”,“不同时”知觉只是“顺序”知觉的基础，区分两个事物的前后顺序还需要更多的心理努力。 在波佩尔等进行的一项确定“顺序”知觉阈限的实验中发现，只有当两个声音刺激间的时间间隔为30-40毫秒时，被试才能准确地报告声音刺激的先后顺序。同样地，视觉系统和触觉的阈限均为30-40毫秒。因此，感知到了两个刺激在时间上的分离，还不等于知道它们的时间方向。,二、时距知觉,时距知觉指对客观事件持续性的知觉，它能告诉人们某一事件延续的时间长短。有关时距知觉的研究主要围绕动物和人类被试展开。 （一）动物时距知觉的研究 1时间泛化程序 时间泛化程序是为研究动物对一个特定时距知觉所设计完整实验过程。 实验：丘奇和吉本（Church和Gibbon，1982）的以老鼠为被试研究,2二分程序,二分程序是为了研究动物区分两种时距的能力而设计的在二分程序中，要求动物在较短的刺激延时后做一种反应，并对之进行强化（“短反应”）；而在较长的刺激延时后做另一种反应，也对之进行强化（“长反应”）。通常用长反应率和刺激延时间的心理物理函数来表示二分程序的结果。从形态上看，二分函数通常是从反应率接近0到接近1的“S”形曲线。函数中短反应率和长反应率相等的那点被称为二分点或PSE。,2二分程序,二分程序最先由斯塔布斯（Stubbs，1968）提出，后由丘奇和戴拉梯（Church和Deluty，1977）修正完善。 Church和Deluty的程序中所使用的延时全域为1-4秒、2-8秒、3-12秒和4-16秒，实验结果表明，短延时全域时，函数增长更快。老鼠长反应率的变化曲线显示它们对长时距和短时距极其敏感，它们对全域中最长的那个时距作出“长反应”的概率几乎等于1，而对全域中最短的那个时距作出“长反应”的概率几乎等于0。,二分程序结果,3固定时程强化程序,与时间泛化程序和二分程序操纵的自变量为刺激延时不同，固定时程强化程序操纵的自变量为强化延时。 此程序的刺激延时往往是实时距，强化延时则往往是空时距，且前后两次强化间的时间间隔固定，程序的结果用反应率随前一次强化（食物）为起点的延时而变化的函数来记录。实验1：迪尤斯（Dews，1970）的鸽子实验实验2：施奈德（Schneider，1969）的实验,固定时程强化程序实验结果,4峰值程序,和固定时程强化程序不同，在峰值程序（peak procedure）中，固定时程强化循环和其他没有强化出现的循环随机出现，实验结果用无强化循环下反应率随延时变化的函数表示。卡塔尼亚（Catania，1970）的实验结果发现，在无强化循环中，反应率最高的点都是固定强化点（10秒），虽然反应频率受到强化概率（p=0.9或0.1）的影响，但这不会影响最大反应率出现的时间点。,4峰值程序,罗伯茨（1981）研究了影响峰顶时间（最高反应率时间点）和峰顶频率（最大反应率）的因素。结果发现峰顶时间几乎等于固定强化点，而峰顶频率和强化概率相关。顶峰函数在横向（时间轴）上）移动的原因是由于固定强化点的变化，表明动物能知觉到强化延时；在纵向（反应轴上）移动的原因是强化概率，这和动物本身的动力因素有关。,（二）人类时距知觉研究（了解）,1时距类型 Blakely和Stott曾经分别对空时距、实时距的差别阈限进行研究，发现空时距以0.6至0.8秒的差别阈限最低，其数值约为8%；在0.2秒至1.5秒的范围内，差别阈限值均在10以下，实时距结果与空时距大致相同。林仲贤曾在影响时间知觉差异性因素的实验研究中未发现时距类型对时距知觉有明显影响。,2时距长度,早在1868年，费尔奥尔德（Vierordt, K.）就对时距长度进行了研究。在他的实验中，要求被试复制不同长度的时距。结果发现在大约3秒钟之内，估计时间比刺激延时稍长，而在3秒钟之后，复制时间明显地比刺激延时短，被试对3秒的估计最为准确。,国内一些研究者发现，时距越长估计越不准确。林仲贤等探查了不同感觉通道的时距知觉，发现大部分7岁儿童复制短时距的精确度高于长时距。姜涛、方格在对小学儿童进行习俗时间时距判断的研究中也发现，随着两个日期间时距的增加，儿童反应时增大，准确率降低，其时间知觉具有显著的时距效应。根据上述实验结果，有人假设人脑中存在有加工和编码时间信息的计时器或计数器，在利用计数器进行时距估计时，人们对于长时距更不易把握计数节奏的稳定性，因而时距估计更不准。,3刺激通道,许多研究表明在时距知觉中存在通道效应，即对不同刺激呈现的实时距，估计的正确性不同，对听觉刺激延时的估计较视觉刺激延时的估计来得准确，但也有不同的结果。 黄希庭等人的研究发现，在短时距复制中，听觉比视觉具有优势，听觉再现较为准确，延迟反应对听觉时距估计的破坏作用较小，而在长时距复制中，却未发现听觉通道的优势效应。,4时距的分割水平,变化/分割模型（change/segmentation model）认为对时间的认知是以