《视觉实验》PPT课件VIP

第六章视觉实验,视觉是人类获得外界信息的一个很重要的渠道。有70-80%的信息来自视觉。对视觉研究受到很多学科的重视，先是物理学，继而生物学、化学、心理学等都对视觉产生很大兴趣。,一、视觉的物理刺激及其测量,1、可见光谱2、单色光的单位3、光度学,适宜的不同波长的光波刺激视觉感受器，就引起一定的视觉颜色感觉：红、橙、黄、绿、蓝、紫。而同一个颜色的主观感觉（例如红色）在光谱上有很大的范围。如下表所示：,2.光源的种类发光体和反光体太阳光，是混合光，由不同波长的光混合而成。还有不同的人造光源。电光源种类很多。生活中很少遇到单纯的光。白光就是一种混合光。色散：太阳光通过三棱镜的折射可产生由红到紫的各色光谱。3.单色光经色散后不能再分解的光，叫单色光，如红、橙、黄紫等。实验室有时必需用单色光源。用三棱镜和滤光片可得到单色光。,详细说明光的物理特性是非常复杂的。有重要意义的是波长和振幅。波长：是两个相继的波长相应点之间的距离。不同波长的光引起不同的颜色视觉（色调）。振幅：是光电强度或能量，它能引起视觉维度是明度。,视觉系统眼睛的结构光线射入眼睛，并穿过眼睛的以下部分：角膜、水状液、虹膜、晶状体和玻璃体，直到最后达到视网膜。然后由视神经把网膜上通过视觉感受器把光刺激变化为神经冲动传入大脑产生视觉。,适宜刺激波长400760毫微米的电磁波折光系统：角膜、水晶体、玻璃体等感光系统：视网膜视杆细胞和视椎细胞盲点：视神经穿出眼球的地方。,可见光谱,光的心理物理特征,光具有三维特征：波长、纯度和振幅。与此相对应的有三维心理特征：波长色调纯度饱和度振幅明度,2、单色光的单位,测量单位(1)光通量（）流明（lm）(2)光强度（I）坎德拉（cd）(3)光照度（E）勒克斯（lx）(4)光亮度（L）尼特（Nit）(5)反射系数（R）LRE,3、光度学,是一门专门研究可见光和测量的科学是以心理学对人们视觉系统感觉特征的研究为基础照度受光源到照面表面的距离影响，亮度则与从表面到观察者的距离无关光度学度量的原始标准是以特定规格之称的一支蜡烛座位光源照明收效递减规律,二、视觉实验中的变量,1、自变量（I.V.）刺激变量（stimulusvariable）:刺激的特性多项目：系列亮度、色光多维度：时间维度空间维度背景条件：对比条件的设定，恒定刺激被试者特点：视敏度、辨色力、年龄、机体状态等。,2、控制变量一个容易忽视的特殊因素是确定变量是属于连续变量还是等级变量累积效应，生物效应的累积或叠加3、因变量（1）保证自变量与因变量之间的对应关系；（2）处理技术的合理性。,二、视觉研究中的基本实验,（一）明度阈限（二）视觉适应（三）后象（四）闪光临界融合频率（五）视觉掩蔽（六）视觉对比（七）视敏度,视觉中的时间因素,视觉中的空间因素,（一）明度阈限测量,明度是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉。思考：如何测量明度绝对阈限和差别阈限？,明度阈限实验,（二）视觉适应,1、暗适应2、明适应3、间视觉,1、明暗视觉的区别,锥体明视觉杆体暗视觉大些小些中央凹近边缘与视神经节细胞连无数个与一个无视紫红质有视紫红质夜盲有昼盲有0.001尼特以下杆体细胞发挥作用1尼特以上锥体发挥主要作用研究明视觉-s局限于中央凹研究暗视觉-中央凹2度以外,锥体阈限以下,2、暗适应研究,人眼对低亮度环境的感受性缓慢提高的过程，称为暗适应。暗适应曲线,（1）暗适应机制,化学反应说。克劳福德（Crawford，1947）用分光描记法确定视杆细胞中的视紫红质的化学反应过程是暗适应过程的机制。视紫红质（visualpurple）是一种化学感光物质，在曝光时被破坏变色，在暗适应中又重新合成而恢复活性。视紫红质的化合过程：,视紫红质,光,暗,视黄醛+蛋白质,（2）影响暗适应过程的因素,适应前照明：光越强时间越长，暗适应需时间长先天夜盲维生素A缺乏，造成夜盲年龄因素：个体在2030岁最好感官的相互作用红色护目镜的作用实验光的波长不同，暗适应曲线不同图6-7,（3）暗适应与瞳孔大小的变化,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。,（4）暗适应的应用,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。,2、明适应研究,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。,3、间视觉,间视觉是介于暗视觉和明视觉之间的一个视觉阶段。研究者一般认为，当光亮达到10-3烛光/平方米以上时，视锥细胞便被激发，这是间视觉的表现。间视阶段是视锥细胞和视杆细胞相互作用的阶段。,二、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。1、视角与网膜映象2、视敏度测定及其特征3、影响视敏度的因素,1、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。,2、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：,检查视敏度的几种常用方法,觉察能力测试再认能力测试解象能力测试定位能力测试,a）觉察能力测试,觉察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,c）解象能力测试,解象是知觉某一模式具体元素之间分离的能力。,d）定位能力测试,定位是感觉两根线是否连续或彼此有些错位的能力。,3、影响视敏度的因素,（1）物理因素：不同亮度会影响视敏度；物体与背景之间的对比度不同；视距；光的波长等（2）生理因素：视网膜不同部位的视敏度也不同；视感受细胞的数目；视网膜适应状态、眼球运动、年龄、瞳孔大小及近视远视等；（3）心理因素：疲劳适应、练习等作用,三、闪光临界融合频率（时间辨别）,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,1、测量闪光临界融台频率的方法,转盘闪烁方法闪光融合频率计,2、影响闪光临界融合频率的因素,光相的强度影响：n=algI+b刺激面积:n=ClgA+d杆体细胞和锥体细胞的闪光临界融合频率不同年龄、疲劳、缺氧等双眼的差异,三视觉的颜色现象,1.颜色的基本特征（1）、彩色和非彩色（白、灰、黑）（2）、光源色表面色（3）明度（brightness）色调（hue）饱和度（saturation）颜色立体（Colorsolid）：纺锤体,2.颜色混合和混合定律,颜色混合（或混色）（colormixture）两大法则：一是满足色光混合的加色法，二是符合颜料混合的减色法。,光谱中的色光混合加色法,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,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,用颜料、油漆等的混合配色减色法,它与色光混合不一样。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。,黄色=白色-蓝色紫色=白色-绿色青色=白色-红色黄色+青色=白色-蓝色-红色=绿色黄色+紫色=白色-蓝色-绿色=红色紫色+青色=白色-绿色-红色=蓝色黄色+紫色+青色=白色-蓝色-绿色-红色黑色,混色定律,（1）补色律：是指每一种颜色都有另一种与它相混合而产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。（2）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。（3）代替律：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。可以彼此相互代替。ABCD则ACBD,混色定律,（1）补色律：是指每一种颜色都有另一种与它相混合而产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。（2）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。（3）代替律：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。可以彼此相互代替。ABCD则ACBD,3、视网膜的颜色区中央凹视觉：近似2度的直径最清晰感觉边缘视觉：中央视觉周围能获得模糊的视觉颜色区：绿色红色黄色和蓝色浦肯野现象（Purkinjephenomenon）：在白天，黄绿色的物体显得最亮，而在黄昏时，蓝绿色显得亮，红色不明显。（这种现象只有在光照射视网膜边缘时才能出现。）,4、颜色视觉现象,（1）颜色对比：相邻区域不同颜色的相互影响同时对比：同时作用于视网膜的相邻区域继时对比：相继作用于视网膜的同一区域亮度对比：同颜色不同背景亮度不同色调对比：同颜色不同背景色调不同饱和度对比：不同背景饱和度不同,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。,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）。,（2）颜色适应,在黑暗中经过较长的时间，视网膜的感受性会发生变化，这是一种适应现象。注视一个红色纸片半分钟，然后注视灰色背景，色觉会发生逆转，这就是一种适应。,麦考勒（McCollough）效应,定义：指受测验图形条纹方向决定的颜色互补效应，是一种随方向而变的颜色后效。,（3）色觉异常,色弱：感受性低部分色盲：常见为红绿色盲全色盲：无色调分别能力,5.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。测量：布伦斯维克比率K（RS）/（AS）邵勒斯比率（lgRlgS）/（lgAlgS）A：标准刺激的反射率S：按标准刺激计算的配对反射率R：实际匹配的反射率,第四节颜色的心理效应,色调的冷暖感、情感、环境心理效应明度和谐、明度对比的心理效应饱和度的心理效应色彩爱好,（一）色调的心理效应,1.色调的冷暖感2.色调的情感3.色调的环境心理效应,1.色调的冷暖感,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。,2色调的情感,“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。,每个人对于颜色的感受是不相同的，他们给色彩附加的意义通常取决于他们过去与色彩的联系和经验。然而，有些实验表明，人类对于色彩的反应有某些共同的特征。,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。商业广告业对色调搭配的研究。,（二）明度的心理效应,1.明度和谐的心理效应2.明度对比的心理效应,1.明度和谐的心理效应,明度对比的一个重要功能是确定形式和形状，使颜色之间的界限更为分明。相同的明度产生柔和模糊的界限差别较大的明度则产生严格的清晰的界限。,2.明度对比的心理效应,在明度对比方面，中等明度与暗色对比就会显得较亮，与明色对比就会显得明度偏低。红色被黄色包围时就会比被蓝色包围时显得更暗。相近明度间隔中单调的图案显示女性的柔弱特质。特别强调黑色的明亮色值往往显得更为有力。,（三）饱和度的心理效应,饱和度是颜色的第三个维度，它表示色彩的强度或纯度。强烈的、鲜艳的、饱和的色彩说明强度高；柔弱的、灰暗的，中性的色彩说明强度低。,一种色调的强度由于它和它的互补色的混合而降低。特定色调的最大饱和只有在其明度达到终极的时候才能获得，明度的减少可以自动降低饱和度的标度。相同程度的色调的结合通常创造美观的效果，而柔弱的色彩组合比两种以上最大强度的不同色彩的组合更为和谐。鲜明的颜色往往产生强烈的戏剧性结果，而灰暗柔弱的色调则产生柔和精巧的效果。,与颜色的其他特性一样，饱和度对于整体外观也有很大的影响。鲜艳的色彩也可以产生与暖色调一样的效果，它们往往突出，醒目，使外表尺度