知觉实验PPT课件.ppt

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1、1,知觉,2,知觉研究,知觉的本质 知觉的类型 错觉 知觉研究的基本变量,3,知觉研究的基本争论：直接知觉和间接知觉,直接知觉（direct perception） 以Gibson为代表 把知觉看作是从环境中提取相关信息的直接过程 间接知觉（indirect perception） 以Gregory为代表 知觉是较为活跃的和主动的过程 知觉是当前呈现的外部刺激和大脑中已经存在的对外部世界的内部表征两者之间的匹配过程,4,一、知觉的本质,知觉的格式塔理论 整体大于部分 知觉的完形规则,5,错觉三角形,6,H H H HH HHHHHHH H H H H H H,S S S SS SSSSSSS

2、S S S SS S,HHHH H H HHHH H H HHHH,SSSSS S S SSSSS S S SSSSS,整体优先效应,7,8,9,10,一、知觉的本质,知觉的格式塔理论 整体大于部分 知觉的完形规则 直接知觉与间接知觉之争 直接知觉：吉布森，自然界的刺激是完整的，完形是刺激的完形，知觉的本质是人对环境信息的直接获得,11,12,透视错觉,13,14,认知心理学：自上而下和自下而上两种加工过程 自下而上过程（bottom-up,又称数据驱动过程，data-driven process），是从组成图形或事物的最简单的、最基本的成分开始的。 自上而下过程（top-down，又称概念驱

3、动过程，conceptually driven process）认为，较高级的、整体的和抽象的水平影响低级的操作和运行。 自下而上和自上而下的加工在知觉过程中并存。,15,16,间接知觉实验,间接知觉论不否认直接知觉的存在 经验信息和刺激信息相互协调，共同作用 经验信息和刺激信息相互矛盾，经验信息通常占主导 基本研究方法：创造经验信息和刺激信息相矛盾的情境,17,18,19,三维图形的知觉测验 赫德森（1960，1972） 被试：非洲的不同部落 结果：非洲班图人是典型的两维知觉者；经验帮助人类感知外部世界。,20,知觉特征,选择性 整体性 恒常性 理解性,21,视知觉,22,23,24,25,

4、26,视觉中枢可能存在两条通路 初级视皮层（V1）的输出信息送到两个渠道，分别成为背侧流和腹侧流。 背侧流常被称为“空间通路”（Where pathway），参与处理物体的空间位置信息；腹侧流常被称为“内容通路”（What pathway），参与物体识别，例如面孔识别。,27,视觉的传导通路,28,人眼对不同波长的光线的感受性是不同的。 锥体细胞对光谱的中央部分(约555nm，黄绿色)最敏感，对低于500nm和高于625nm的波长的感受性要差得多。 棒体细胞对较短的波长具有最大感受性。光谱敏感函数向光谱较短一端变化约50nm。对505nm波长（蓝绿色）的光最敏感，而对波长超过620毫微米的红光

5、，几乎是不敏感的。 普肯耶现象,29,（一）视觉适应,1、暗适应 2、明适应 3、间视觉,30,1、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,31,32,（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（visual purple）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,33,（2）外界条件对暗适应过程的影响,布兰查德（Blanchard，1966）研究了适应前的照明作用，

6、下图是他所得的结果。,34,35,（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。,36,（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。,37,2、明适应研究,明适应（或亮适应）（light adaptation）是指在光亮中视觉感受性很

7、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（Blanchard 1931）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。,38,（1）明适应范围,眼睛适应光强度变化的范围很大，这个范围约达到13个对数单位，大约要比最弱的绝对阈限的光强一万亿倍。,39,（2）明适应的机制,光适应过程中，眼睛首先通过调节瞳孔大小来适应光线刺激的强弱变化。光量的增加，瞳孔在3至4秒钟内就能迅速缩小以保护视网膜，免使过强光线对

8、它的损伤。与此同时，视杆细胞作用转到视锥细胞作用。 瞳孔的放大和缩小是调节的第一道关口，它的大小根据进入眼睛的光线强度的变化，上图列出不同视场亮度下，眼睛进行适应时的瞳孔直径、瞳孔面积的平均值。,40,但是仅仅凭借缩小了的瞳孔还无法适应高强度的光。研究者发现，在视网膜的外层还有许多黑色颗粒，它们是一些具有保护作用的物质，能减少直接作用于感光细胞的光能量。 所以，遇上强光刺激，人们会保护性地闭上眼睛，或戴上太阳镜，使眼睛逐渐适应光照水平的变化。,41,3、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

9、现。 间视阶段是视锥细胞和视杆细胞相互作用的阶段。,42,（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。视敏度通常以找出两个物体之间的最小间隔来表示，它受物体的网膜映象、照明等因素的制约。 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,43,1、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。,44,2、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：,45,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,46,a）觉察能力测试,觉察

10、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。,47,b）再认（即识别）能力测试,48,c）定位能力测试,定位是感觉两根线是否连续或彼此有些错为的能力。,49,几种视力,解像（形状）力、辨别（区分）力 静止视力、运动势力 中心视力、周边视力 远视力、近视力 平面视力、立体视力 昼视力、夜视力 颜色辨别,50,3、影响视敏度的因素,1）不同亮度会影响视敏度 亮度增加，则视敏度增加，两者关系是对数关系。 2）物体与背景之间的对比度不同，视敏度将受到影响 当物体与背景之间的对比度加大时，则视敏度提高；反之，视敏度降低。 3）视网膜不同部位的视敏度也不同 因为锥体细胞对细节分辨

11、起主要作用，所以，在视网膜中央凹处（即锥体细胞集中之处）视敏度最大。,51,（三）闪光临界融合频率（视觉的时间辨别）,一个间歇频率较低的光刺激作用于我们眼睛时，就会产生一种一亮一暗的闪烁感觉，随着光的刺激的间歇频率逐渐增大，闪烁现象就会消失。由粗闪变成细闪，当每分钟闪光的次数增加到一定程度时，人眼就不再感到是闪光而感到是一个完全稳定的或连续的光。这一现象称闪光的融合。,52,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台频率（CFF）。 闪光临界融合频率是人眼对光刺激时间分辨能力的指标，是物理刺激与生理心理机能相互作用的结果，是受刺激的时空因素以及机体状态制约的感觉过程。,53,1、测量

12、闪光临界融台频率的方法,转盘闪烁方法 电子仪器,54,55,2、影响闪光临界融合频率的因素,疲劳 光相的强度 刺激面积 杆体细胞和锥体细胞的闪光临界融合频率不同,56,2、视错觉,运动错觉 线条错觉 自然错觉,57,58,59,60,2、视错觉,线条错觉,61,62,63,视知觉组织,视知觉组织：区分图形和背景的过程 接近性（proximity or nearness） 相似性（similarity） 连续性（good continuation） 共同性（common fate） 对称性（symmetry） 封闭性（closure）,64,谢谢！,65,听觉的产生,听觉的适宜刺激是声波。 人耳

13、所能接受的振动频率为16-20000赫兹。 声波正弦波。由正弦波得到的声音叫纯音。在日常生活中，人们听到的大部分声音是复合音，是由不同频率和振幅的正弦波叠加而成的。 听觉的基本特性：音调、音响和音色。 根据发声体的振动是否有周期性，声音还分为乐音和噪音。,66,生理机制,67,音调主要是由声波频率决定的听觉特性。 音调是一种心理量，它和声波的物理特性-频率的变化不完全对应。 音调不仅受频率高低的影响，还受声音的持续时间、声音强度等因素的影响。,音调,68,音响,音响是由声音强度决定的一种听觉特性。测量音响的单位是贝尔(Bel)或分贝尔(dB)。 音响还和声音频率有关。在相同的声压水平上，不同频

14、率的声音响度是不同的。而不同的声压水平却可产生同样的音响。音响与频率的关系，可以从等响曲线上看出来。,69,视觉和听觉的类同之处,70,波频率（物理特征）音 高（心理特征） 波振幅（物理特征）响 度（心理特征） 波混合（物理特征）音 色（心理特征）,71,（一）音高量表的制定,二分法 规定：40分贝的1000赫纯音的音高为 1000 mels 将纯音的音高调到标准音高的一半，求得相应的频率 按照参照音高减半的乐音为500 mels时，与其相应的频率约558赫，加倍的乐音为2000 mels时与其相应的频率约2100赫,72,（一）音高量表的制定,多分法 一个高频声S1和一个低频声S5，让他在两

15、者之间调出三个音，使各个相邻两音的音高距离相等，即S1-S2=S2-S3=S3-S4=S4-S5,73,音高(美),频率(Hz),音高量表,74,（二）响度量表的制作,响度与声音刺激的强度与频率有关 规定：40分贝的1000赫纯音的响度为1宋。 二分法：调节一纯音，直至其响度等于两个连续音响度的中间值，响度为已知代号的中间值。 多分法：调一个可变音的物理强度，直至它听起来与标准音响度的几分之一相当。,75,（三）等响曲线,等响曲线是把响度水平相同的各种频率的纯音的声压级连成的曲线。 如前所述，频率不同的声音响度，不能单纯地用声强级大小来衡量声音的响度。 例如对两个频率为1000赫和100赫的声

16、音，声压级虽然都是40分贝，但响度感觉却大不相同，1000赫声音要比100赫的声音响得多。要使两者响度一样，就要把100赫声音的声强级增加 11个分贝。因此需要确定一种响度级来量度各频率声音响度的大小。,76,对于响度级的研究可采用间接对比的方法进行。先选定一定强度的1000赫纯音作为标准刺激，用频率的声音为比较刺激，由听者调节比较纯音的强度，直至和标准纯音响度感觉相等，于是得出如下图所示的一组曲线，图中每条曲线上各种频率的声音的响度感觉是相等的，所以称为等响曲线，这个等响曲线具体表明了响度级的特征。,77,等响曲线图,78,（四）等高曲线,响度不仅和音强有关还和音频有关； 同样，音高不仅和音

17、频有关还和音强有关； 等高线：音高、音频和音强之间的关系。,79,28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0,-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40,频率改变的百分数(%),分贝数(dB),等高线,12000,8000,5000,4000,3000,2000,1500,1000,500,300,150,80,二、听觉的基本实验,（一）听觉掩蔽 （二） 听觉定位 （三） 可见言语 （四） 听觉的疲劳和损伤以及适应,81,（一）听觉掩蔽,听觉掩蔽(auditory masking)是两个声音同时呈现时，对一个声音的感受性因受到另个声音影响而发

18、生改变的现象。 在日常生活中经常可以遇到声音的掩蔽现象。一个可听声由于其他声音的干扰而使听觉发生困难，前者必须增加强度才能重新听到。这种阈限强度增加的过程和强度增加的量就叫声音的掩蔽效应。要听的声音叫做被掩蔽音，起干扰作用的声音叫掩蔽音。,82,假定对声音A的阈值为10dB 由于声音B的影响使A的阈值提高到25dB 即阈值提高15dB。 一个声音的阈值因另一声音的出现而提高，这种现象就是听觉掩蔽。 B称为掩蔽声，A称为被掩蔽声 25dB称为掩蔽阈限，15dB称为掩蔽量,83,波混合,乐音：各种纯音有规则的混合，具有周期性的振动。 给人以舒适的感觉 噪音：具有非周期性的特征 使人感到厌烦，引起听

19、觉功能障碍，影响身心，甚至死亡 噪音的实用价值：用混合噪音(白噪声white noise)掩蔽对侧耳的听力来测量被测耳的听力。 白噪声：由各种频率中组成，各成分之间具有同样振幅在相位上无系统关系的非周期性复合音，像白光一样，把全部频率成分都结合在一起。,84,（1）纯音掩蔽,纯音掩蔽(pure tone masking) ，是以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。 佛莱奇尔(Fletcher，1953)的实验,85,纯音对纯音的掩蔽效果,86,掩蔽音强度提高，掩蔽效果随之增加； 掩蔽音对于频率相近声音的影响最大； 低频对高频的掩蔽效果大于高频对低频的掩蔽；,

20、佛莱奇尔(Fletcher，1953)的实验结论：,87,（2）噪音掩蔽,上述是纯音对纯音的掩蔽作用，在实际生活中，更常见的是噪音的掩蔽作用。 下图是一种白噪声对纯音掩蔽的实验结果。,88,不同强度的噪音对纯音的掩蔽,89,三种水平的窄频带掩蔽噪声所产生的掩蔽（采自Egan，1965） 噪音带宽为90赫兹，中心在410赫兹,90,语言音谱,91,（二）听觉定位,（1）双耳强度差 （2）双耳时间差 （3）双耳周相差,92,（1）双耳强度差,当双耳离声源的距离不同时，会产生强度上的差异。声源很少发自人体的正中面，这样它与双耳的距离之差就产生双耳声强差。向头部投影一个声影 （类似于光的影子），与声源

21、方向相反的一耳处在声影之中，从侧面来的声音必须绕过头部才能到达另一耳，在声音到达之前，许多声波已被头部与其周围物体吸收，因此到达另一耳的声音强度相对比较弱。,93,水平面上不同方位声源所引起的双耳强度差,94,（2）双耳时间差,双耳时间差是辨别声音方向的重要线索。 人体头部近似球形，两耳间的半圆周约为27.6厘米,声音到达两耳的时差的最大值(即与人体正中断成90时）约为0. 5毫秒，假如声源位于正中面上(如正前方，正后方)，声波同时到达两耳，时差为零，其他情况则介于零和极大值之间，听分析器正是利用这时间上的差别，来确定声源的方位。,95,（3）双耳周相差,一个声波的每个周相，在不同相位处表现为

22、不同的正压和负压，声波达到双耳的时间不同，压力就不同。,96,深度（距离）定位线索,声强和距离的反比关系 复合声的频谱将随距离的改变而变化 声波波前的曲率也可指示距离的远近 反射声 ：判断距离依靠直达声和反射声的比率和两者间的时间延迟,97,耳膜,声源,98,（三）言语知觉,言语知觉关心的问题 声学信号的变异性和寻找对应语音单元的一致的声学线索 知觉恒常性 各种言语知觉现象,99,知觉恒常性 声学线索的特点 协同发音 缺少线性排列 缺少一致的声学线索 知觉上的问题 知觉恒常性和常模化 分离问题,100,语图仪绘制的图形,（1）语音高低的不同，主要是在基频上； （2）黑线密集的程度代表各不同频带

23、的分布情况； （3）图形的横轴代表时间，从左向右进展。,101,（四）听觉的疲劳和损伤以及适应,1听觉疲劳 2听力损伤 3听觉适应,102,1听觉疲劳,听觉疲劳(auditory fatigue)乃是声音刺激强度大大超过听觉感受器的正常生理反应限度，或声音刺激长时间作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高的现象。 听觉疲劳测量方法：可先测定被试对某种频率声音的阈值，而后让他听一段时间引起疲劳的特定频率和强度的纯音，再测定他的听阈，所得阈值的改变量，即暂时阈移，就是听觉疲劳的指标。 暂时阈移的大小受多种因素的影响,103,影响暂时阈移(TTS)大小的因素,(1)暂时阈移的大小，和引起疲劳的声音停止

24、多少时间有关； (2)暂时阈移一般随疲劳声强度的变化而变化。 (3)暂时阈移和疲劳声作用时间的久暂有关。 (4)频率在40006000赫的高频高强度的疲劳声对暂时阈移的影响最大，不可恢复的听力损失也最为厉害。,104,2听力损伤,听力损伤乃是声强超过听觉系统正常生理反应程度的声音，持续作用于听觉器官造成的听力下降，通常听力平均损失大于25分贝，即为听力损伤，在职业性听力影响的情况下，防止听力损伤应当视作劳动保护的目标。 听力损伤主要有两种类型：一为传导性耳聋，即由于听觉系统传导机能的缺陷所致；另一种为神经性耳聋(或中枢性聋) ，即由听神经系统的损伤所致。,105,3听觉适应,听觉适应：是持续的

25、声音刺激引起听觉感受性下降的现象。 听觉适应的研究方法：响度平衡法 以一定声强(如80分贝)的纯音作用于左耳，用另一频率相同但声级可变的声音同时作用于右耳，使两者等响(对一个正常听者，两者平衡的声级可能相等)。然后，将右耳的声音停止，让左耳继续听3分钟，在这一适应期后，重新使左右耳等响，这时右耳的等响级常下降，如降到60分贝，适应量为80-60=20分贝。,106,立体听觉,立体声听觉是利用双耳强度、时间差异的原理产生的。 立体声广播和立体声电影等乃是采用特定的技术建立听觉透视的错觉效果。这种特定的技术主要有下列三种：双耳记录法、立体声记录以及半立体声记录。 立体声效果，就是充分利用双耳决定声

26、源的位置 。,107,影视中的“听觉透视”,影视中的“听觉透视” 是利用两个或两个以上的扬声器来产生的。,108,109,知觉的种类,知觉：人脑对客观事物整体属性的反映。知觉不仅是对到达大脑特定区域的感觉系统中神经冲动的简单传递，而且也包括对外部刺激的内部表征和意识。,110,第三节 空间知觉,如何将投射到网膜上的二维影像解读出来，产生深度感和立体感 肌肉线索 物理线索 双眼线索,111,一、肌肉线索,适应：睫状肌调整晶状体曲度；10米范围内有效。 辐合：双眼视轴的辐合；辐合角的变化依赖眼球的六条外部肌肉的协同运动。,112,二、物理线索,遮挡 阴影 几何透视 直线透视 视野中的高度 结构级差

27、 单眼运动视差,113,物理线索,遮挡 秩序，距离,114,物理线索,遮挡,115,物理线索,阴影,116,物理线索,阴影,117,118,物理线索,几何透视 直线透视,119,物理线索,几何透视 直线透视,120,物理线索,视野中的高度,121,物理线索,单眼运动视差,如果头向左运动，较近的物体好象移位到右边，而较远的物体好象移向左边。,122,物理线索,纹理梯度,123,三、双眼线索,当注视一个平面物体时，物体的视象落在两眼视网膜的对应点上，知觉到的是平面的物体。 当看一个立体物体时，两眼是从不同角度看这个物体的，左眼看到物体左边部分多一些，右眼看到右边部分多一些，两眼视像落在两眼视网膜的

28、非对应点上，形成双眼视差，即一个物体在两眼中对应的图像在水平方向上的位移。,124,两眼不相应部位的视觉刺激差异，以神经兴奋的形式传到大脑皮层，便产生立体知觉。,125,视野单像区 复视：不在视野单向区上的物体不能产生单一视像，即被看成双像。 相应点：视网膜上对应的各点，每一对相应点在视网膜上都与中央窝同一距离同一方向(缪勒,1912).,（二）视野单像区,126,维叶斯缪勒圆水平视野单向区（horizontal horopter） 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。,（二）视野单像区,

29、127,水平视野单向区（horizontal horopter）的实际形状随观察距离和辐合角的不同有改变： 近处是凹形的，中等距离是水平的，而远处则是凸形的。,（二）视野单像区,128,水平视野单向区（horizontal horopter） 理论的垂直视野单向区（vertical horopter）,（二）视野单像区,129,潘诺融合区（Panums fusional area） 双眼竞争（binocular rivalry）,（三）复视,130,（四）双眼视差的计算,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

30、是两眼间的距离。,131,（五）空间知觉的产生,视野单向区、潘诺融合区,132,四、线索间的互动,线索间的互动 线索综合 线索优势 线索分离 线索互补,133,四、线索间的互动,线索优势 a 表示由于遮挡线索超越了双眼视差,水平棒和垂直棒的交叉点处，遮挡处于优势，而在水平棒的两端，视差处于优势（Zanforlin，1982）,134,第四节 时间知觉,个体对客观事件的顺序性和持续性的反映 对时间顺序和时间间隔的知觉,135,同时与不同时 听觉通道的“不同时”知觉阈限是25ms 触觉：10ms 视觉：20ms,一、时序知觉,136,顺序 声音刺激间隔：3040ms 视觉刺激间隔：3040ms “

31、不同时”系统似乎是内隐 “顺序”系统是外显,137,时距知觉 知觉某一事件延续的时间长短 时距长度：对3s的估计最准确,时间泛化程序,138,第五节 无觉察知觉,139,无觉察知觉,神经病理案例 盲视：盲视病人D.B.，左侧视野偏盲 单侧忽视 认知实验 斯特鲁普启动实验：掩蔽技术，呈现启动词后呈现无序的字母序列；控制启动词和掩蔽词之间的时间间隔，觉察、无觉察条件下，都存在启动效应。,140,认知实验,实验性分离 频率效应,141,认知实验,实验性分离 频率效应,142,一个无觉察知觉的认知实验实例,143,+,144,+,145,+,146, ,+,147,+,148,+,149,+,150,151,无线索 有线索,无线索 有线索,一致性效应,40 20 0 -20 -40,不可识别,可识别,152,错觉,错觉(illusion)：特定条件下对客观事物歪曲的知觉 错觉种类 大小错觉 形状方向错觉,153,大小错觉 缪勒一莱尔错觉(a) 潘佐错觉(b) 垂直一水平错觉(c) 贾斯特罗错觉(d) 多尔波也夫错觉(e) 月亮错觉：月亮在天边(刚升起)时显大，而在天顶时显小,154,形状方向错觉 佐尔纳错觉(a) 冯特错觉(b) 爱因斯坦错觉(c) 波根多夫错觉(d),