亮度知覺(jué)效應(yīng)和視覺(jué)加工方式研究.pdf

1、明度(亮度知覺(jué))，即對(duì)物體亮度的知覺(jué)，它是產(chǎn)生于不同加工層次的復(fù)雜且了解甚少的相互作用。在視覺(jué)研究中，明度是研究各種視覺(jué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)。由于，對(duì)比度、顏色、掩蔽、立體等復(fù)雜的視覺(jué)現(xiàn)象都與其有關(guān)，因此，了解亮度知覺(jué)效應(yīng)及其加工方式無(wú)疑具有重要的意義。眾所周知，大腦具有的信息加工能力，而大腦的信息加工主要的一個(gè)部分就是視覺(jué)信息加工，對(duì)于視覺(jué)信息加工的深入認(rèn)識(shí)，關(guān)系到人們對(duì)于一系列視知覺(jué)研究課題的開(kāi)展。 遺憾的是，迄今為止，人們對(duì)亮度知覺(jué)

2、效應(yīng)及信息加工仍然知之甚少。一方面，雖然人們對(duì)于明度的討論已經(jīng)持續(xù)了多年，然而至今在這個(gè)問(wèn)題上并沒(méi)有取得一致的結(jié)論。其中，David現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)有一定的代表性，它使人們認(rèn)識(shí)到，物體的明度不只是取決于物體的空間背景，還與空間相鄰物體的時(shí)間關(guān)系有關(guān)(TCE效應(yīng))。另一方面，視覺(jué)信息加工研究面臨著巨大的困難：即使是面對(duì)一個(gè)很簡(jiǎn)單的視覺(jué)信息加工實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也往往出現(xiàn)多個(gè)相互矛盾的理論假說(shuō)。 究其原因，我們發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)問(wèn)題在討論中經(jīng)常被忽略，

3、那就是，當(dāng)空間位置相同的兩個(gè)或多個(gè)物體依次顯示時(shí)的明度規(guī)律是怎樣的。其實(shí)，從生態(tài)學(xué)角度來(lái)看，這種條件下的明度顯示對(duì)于人類(lèi)認(rèn)知有著很重要意義，它使呈現(xiàn)于眼前的世界連續(xù)并變化著。然而，在這種條件下，物體明度不再受到空間背景和相鄰物體時(shí)間關(guān)系的影響，所以以往的理論并不能對(duì)其進(jìn)行解釋。同時(shí)，以往對(duì)視覺(jué)信息加工的研究(整合，掩蔽，似動(dòng)，及立體視覺(jué)等等)，涉及的實(shí)際上都是“宏時(shí)間”過(guò)程，即刺激物持續(xù)時(shí)間和加工時(shí)間在幾十毫秒以上的那些加工過(guò)程，而對(duì)于

4、它們的微小過(guò)程研究甚少。 為了解決這個(gè)疑問(wèn)，我們擬設(shè)計(jì)兩組相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。第一組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證物體顯示的數(shù)量是否有最終呈現(xiàn)的明度有關(guān)；第二組實(shí)驗(yàn)，假設(shè)兩個(gè)亮度不同的物體依次顯示在同一個(gè)物理位置的時(shí)候，明度有沒(méi)有可能與兩個(gè)物體的先后次序有關(guān)。 同時(shí)，我們把本次實(shí)驗(yàn)的具體方法的實(shí)現(xiàn)建立在高精度顯示和單屏顯示技術(shù)的基礎(chǔ)上的。此實(shí)驗(yàn)方法與以往的實(shí)驗(yàn)有著本質(zhì)的不同。以往的關(guān)于視覺(jué)信息加工的研究，無(wú)論是視覺(jué)加工中的整合，掩蔽，還是似動(dòng)，人們

5、都側(cè)重它們的長(zhǎng)時(shí)程規(guī)律研究，涉及的實(shí)際上都是“宏時(shí)間”過(guò)程，即刺激物持續(xù)時(shí)間和加工時(shí)間在幾十毫秒以上的那些加工過(guò)程。這里我們將“簡(jiǎn)化歸納”(即大的是由小的做成的，把最小的找著，研究清楚，最大的也就能了解了)和“整體統(tǒng)一”(即大的是由小的做成的，小的并不能完全代表大的，必須將小的與大的聯(lián)系起來(lái))思想移植視覺(jué)信息加工過(guò)程研究中，并設(shè)想“宏時(shí)間”過(guò)程是由“微時(shí)間”過(guò)程(視覺(jué)信號(hào)輸入時(shí)間十分短暫的情況下的視覺(jué)信息加工過(guò)程)決定的，把“微時(shí)間”過(guò)

6、程研究清楚，找到規(guī)律，就能了解“宏時(shí)間”過(guò)程。微時(shí)間技術(shù)包括微持續(xù)技術(shù)和微間隔技術(shù)，利用微持續(xù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制使圖像顯示的持續(xù)時(shí)間少到1ms左右，利用微間隔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制使先后呈現(xiàn)的圖像間的間隔少到4ms左右。我們擬運(yùn)用這兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行研究。 綜上所述，本文采用與以往實(shí)驗(yàn)不同的方法學(xué)，引入微持續(xù)技術(shù)和微間隔技術(shù)，把“宏時(shí)間”分割成“微時(shí)間”，并通過(guò)高精度顯示技術(shù)和單屏顯示實(shí)驗(yàn)方法得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)亮度知覺(jué)效應(yīng)和視

7、覺(jué)加工方式進(jìn)行探討。主要包括以下內(nèi)容： 1.采用一種新的關(guān)于視覺(jué)加工的實(shí)驗(yàn)方法，即刺激顯示的微持續(xù)和微間隔技術(shù)。利用微持續(xù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制使圖像顯示的持續(xù)時(shí)間少到1ms左右。利用微間隔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制使先后呈現(xiàn)的圖像間的間隔少到4ms左右。最后通過(guò)高精度顯示技術(shù)和單屏顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)。 2.基于新的實(shí)驗(yàn)方法，本研究發(fā)現(xiàn)了新的亮度知覺(jué)現(xiàn)象。視覺(jué)信息在加工的時(shí)候，刺激物屏數(shù)的增加是明度加強(qiáng)的重要因素，特別是在屏數(shù)遞增

8、的初期，這種明度加強(qiáng)的現(xiàn)象最為明顯，但是視覺(jué)信息的疊加并不是與信息量成線(xiàn)形關(guān)系的，先進(jìn)入視覺(jué)加工的信息隨著亮度的增大、時(shí)間的增長(zhǎng)有所遺失。 3.以這兩種亮度知覺(jué)效應(yīng)為基礎(chǔ)，本文建立了視覺(jué)信息加工方式的模型之一——疊加-衰減效應(yīng)。我們把疊加效應(yīng)表述為：先后由視覺(jué)系統(tǒng)輸入的信息，以一定的方式進(jìn)行疊加；當(dāng)前視覺(jué)加工中的信息不僅包括當(dāng)前的信息，而且包括此前的信息。把衰減效應(yīng)表述為：由視覺(jué)系統(tǒng)輸入的信息，隨著時(shí)間的流逝按某種方式進(jìn)行衰減。

9、 4采用通過(guò)亮度知覺(jué)研究得到的視覺(jué)信息加工方式，對(duì)其中兩種效應(yīng)的現(xiàn)象及其所屬現(xiàn)象解釋進(jìn)行更深入的探索和研究，這些規(guī)律是整合效應(yīng)和掩蔽效應(yīng)。結(jié)果表明疊加-衰減模型對(duì)于除亮度知覺(jué)研究以外的其他視覺(jué)現(xiàn)象的研究是有效的。 5.根據(jù)本實(shí)驗(yàn)成果所基于的時(shí)間特性，我們提出關(guān)于視覺(jué)感覺(jué)記憶加工的假設(shè)。這種疊加-衰減視覺(jué)加工有可能存在于視覺(jué)感覺(jué)記憶(VSM)內(nèi)，感覺(jué)記憶將不只是瞬間存儲(chǔ)的記憶形式，而將具有與短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶一樣的加工能力