深度知覺

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深度知覺(depth perception),又稱距離知覺立體知覺。這是個體對同一物體的凹凸或對不同物體的遠近的反映。視網膜雖然是一個兩維的平面,但人不僅能感知平面的物體,而且還能產生具有深度的三維空間的知覺。這主要是通過雙眼視覺實現的。有關深度知覺的線索,既有雙眼視差、雙眼輻合、水晶體的調節、運動視差生理的線索,也有對象的重疊、線條透視空氣透視、對象的紋理梯度、明暗和陰影以及熟習物體的大小等客觀線索。根據自己的經驗和有關線索,單憑一隻眼睛觀察物體也可以產生深度知覺。用視覺來知覺深度,是以視覺和觸摸覺在個體發展過程中形成的聯繫為基礎的。通過大腦的整合活動就可作出深度和距離的判斷。但個體在知覺對象的空間關係時,並不完全意識到上述那些主、客觀條件的作用。

雙眼視差

深度知覺主要為雙眼的功能。當人注視一個平面物體時,它的每一點都落在兩眼視網膜的對應點上,視象互相吻合。AB為平面物體,如果兩眼注視物體中間的Z點,Z便落到雙眼視網膜中央凹z′、z″,AB部分也落到雙眼視網膜的對應部位a′、a″和b′、b″。如將兩眼視網膜重合起來,兩個視象的位置是互相重合的,這時人就會知覺到一個平面的物體。當人看一個立體物體時,兩眼視象便不完全落到對應部位。因為兩眼之間有60~65毫米的目間距,所以左眼看物體的左邊多些,右眼看物體的右邊多些,兩個視網膜象不完全重合,它們都偏向鼻側。A'B'Z為一個立體(三角錐),當眼睛注視Z點時,Z便落到兩眼中央凹的z′、z″點上,AB分別落到a′、a″和b′、b″上。a′與a″,b′與b″為非對稱點,視象向鼻側偏移,即。這樣,立體的客體在兩眼視網膜上的呈象就有了差異,這個差異就叫雙眼視差。雙眼視差是深度知覺的主要線索。兩眼的不對應的視覺刺激轉變為神經興奮,傳到大腦便形成深度知覺。雙眼視差作為深度知覺線索的作用可通過實體鏡加以證實。

圖3說明同視界的概念。當用兩個眼睛觀察外界空間的一個物體F時,兩個眼睛必然同時注視在這個物體上,物體在兩眼中央凹上成象,如f′和f″。這時,通過F和兩眼水晶體形成的圓周上的各點,也都在兩眼視網膜上相對應的點上成象。這個圓周稱作同視界。同視界上任何一點在左右眼上的象在大腦中融合成為單一的視象。不在同視界上的各點,無論較遠或較近的點刺激兩眼視網膜時,都在非對應點上成象,形成視差,從而看起來比所注視的物體顯得遠些或近些。如C遠於F,左視網膜上c′和f′的距離大於右視網膜上的c″和f″的距離,c′和c″是非對應點,這個視差就會引起C遠於F的知覺。

深度知覺的物理線索

物體的遮擋(重疊),在前面的近,被遮擋者遠;光亮和陰影的分布(明暗分析),近處物體顯得亮,遠處物體顯得暗些;空氣透視,近處物體輪廓清晰、細節分明,遠處物體不清晰;線條透視,指對象在空間上的幾何投影,大小相同的物體近的視角大,遠的視角小。因此向遠方伸展的兩根平行線看起來趨於接近(見彩圖)。如看向遠方伸延的鐵軌等。所熟知物體的大小也可作為深度線索,近的物體大些,遠的物體小些。這些線索在視覺性藝術作品中得到了廣泛的運用。我們用單眼通過紙筒看一幅風景照片,由於突出了這些線索的作用,深度感就會更加突出。其他的一些物理線索,包括運動視差,即由觀察者的位置移動而引起的客體相對運動的知覺,如坐火車可看到,近處物體向反方向移動,越近越快,而遠處物體則隨觀察者向同一方向運動。這種運動速度和方向的差異也構成距離線索。此外,各種表面的組織結構也為視覺提供距離信息,如地面的結構越遠越密集,構成結構上的梯度,給人以深度印象。因此,結構密度的大小也是距離線索之一。通過以上所列舉的許多距離線索,使觀察者知覺到物體的空間關係。過去心理學家認為空間距離不能直接被感知到,而必須由單眼和雙眼線索間接推斷出來。J.J.吉布森提出的心理物理對應理論認為,觀察者周圍光線的變化和分布是空間知覺的直接信息。

非視覺性深度線索(動覺線索)

①眼睛的調節:當人眼看遠近不同的物體時,通過睫狀肌改變水晶體的凸度,以使視網膜象清晰。睫狀肌的動覺信號傳到中樞,成為距離的線索。這種線索只在10米以內起作用。②雙眼輻合:雙眼在注視物體時,視軸會聚在對象上,看近物時輻合程度大,看遠物時則輻合程度小。調節眼球肌肉動作的信息是距離的線索。輻合與其他線索協同作用可以精確地提供距離的信息,如雙眼輻合與視網膜象大小相結合,遠者視軸分散,視象小;近者輻合程度大,視象也大。在不同距離上的兩個大小不等的客體可以有等大的視象,但因輻合程度不同也能區分出遠近。輻合只在幾十米內起作用。

中國心理學家荊其誠等在深度知覺問題上曾做過不少研究,包括知覺距離的主體和客觀條件以及雙眼輻合在大小-距離判斷中的作用等。實驗證明,當輻合保持不變而只改變刺激距離時,知覺大小的變化主要遵循視網膜象大小變化的規律。研究還表明,在45米之內雙眼輻合可以作為距離的線索。目間距較大的被試距離判斷更為準確。

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