【社会课件】第三节空间知觉和运动知觉

【社会课件】第三节空间知觉和运动知觉 第三节 空间知觉和运动知觉 一、空间知觉 空间知觉(space perception)是三维知觉。我们知道，人眼的网膜是一个二维空间的表面，但是在这个二维空间的网膜上却能看出一个三维的视觉空间。也就是说，人眼能够在只有高和宽的二维空间视象的基础上看出深度。这是因为人在空间知觉中依靠许多客观条件和机体内部条件来判断物体的空间位置。这些条件称为线索(cues)。人在知觉对象的空间关系时，并不完全意识到这些主客观条件的作用。 据研究，先天失明的人，在经过医治复明的头几天内，是分不清形状、大小和远近的。可见，空间知觉不是生来就有的，而是后天学习的结果。 判断距离起作用的条件主要有三类:生理调节线索、单眼线索和双眼线索。生理调节线索也叫肌肉线索(muscle cues)，包含眼睛的调节和双眼视轴辐合;单眼线索也叫物理线索(physical cues)，包括大小、遮挡、线条透视、注射角、空气透视、光亮与阴影、纹理梯度和运动视差等;双眼线索主要是双眼视差。下面我们分别加以讨论。 (一)生理调节线索 生理调节线索(physiological accommodation cues)仅指纯生理上的调节线索，包括眼睛的调节和双眼视轴辐合。 1.眼睛的调节 眼睛调节(eyes accommodation)是指人们在观察物体时，眼睛的睫状肌(或毛状肌)(ciliary muscle)可以对水晶体进行调节，以保证网膜视象的清晰。看远物时水晶体较扁平，看近物时较凸起。这样，眼睛肌肉紧张度的变化所传递给大脑的信号就成为估计物体间距离的线索之一。但是眼睛的调节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。 彼得(Peter，1915)最早研究了眼睛的调节作用对深度知觉的影响，他给被试在不远的距离上呈现两个圆盘。圆盘的大小可以改变，从而使它对被试所形成的视角保持不变。他在实验中排除了其他深度线索。结果发现，当刺激物在130厘米处，比较刺激物在70厘米处时，被试才能判断后者比较近些，而当两个刺激物的相对距离小于此值时，被试便不能判断哪个在前，哪个在后。这一实验表明了眼睛的调节在空间距离知觉中的独立作用。 人们极少单独利用眼睛的调节作用来作为距离知觉的线索。一个良好的空间知觉一般都不自觉地同时利用了多种线索。 2.双眼视轴辐合 生理调节的另一个线索是双眼视轴辐合 (binocularconvergence)。双眼视轴辐合也是由于眼肌的调节而产生的深度线索。双眼视觉所提供的深度知觉线索，主要包括双眼辐合和双眼视差。双眼辐合是指在两眼注视远物时视轴分散超于平行，辐合程度减小;注视近物时两眼视轴交叉，辐合程度增大。由于辐合的角度不同，提供了物体的深度线索。双眼视差是指双眼注视一点后，近于或远于此点的物体，将投射至两眼视网膜的非对称点而造成视差。因此，双眼辐合不同于双眼视差。当我们看一个物体时，为使物体的映象落在网膜感受性最高的区域里，以获得清晰的视象，视轴就必须完成一定的辐合运动。在看近距离物体时，眼球外部肌肉紧张度增加，两个眼球转向鼻侧，视轴趋于集中;看远距离物体时，眼球外部肌肉紧张度减少，视轴趋于平行。控制两眼视轴辐合的眼肌运动提供了关于距离的信号，但是，由视轴辐合而产生的距离线索只是在物体距离眼球约几十米以内才有效。观察距离更远的物体时，双眼视轴接近平行，对于距离的判断就不起作用了。 图8-31表明辐合角与注视物体之间距离的关系。P为注视的物体，L和R分别为左右眼的位置。假定二目间距为65毫米，当视轴向P点辐合时，左眼向内侧转动的角度为?L，右眼向内侧转动的角度为?R。两个角度之和就是整个辐合角的度数，等于?C。若已知距离D，可求出?C，或已知?C，可求出距离D。 计算可用为?C/2=32.5/D。然而，若把目间距LR看作圆弧，则计算更为方便也较精确。这样，D为圆的半径，?C=65/D(用弧长表示)。1弧度约等于57.3?或等于206，265秒，表8-2是几个常用的对应值。我们可得下列二种计算方式: (1)已知D，求?C (2)已知?C，求D 例如，当眼睛辐合12?时获得单一视像，则眼睛与物体的距离为: (二)单眼线索 许多深度线索只需要一只眼睛就能感受到，刺激物所具的此类特征，称为单眼线索(monocular cues)。这些线索一般是空间视觉的物理条件，由于人的经验作用，这些物理条件也可以提供环境中物体的相对距离的信息。艺术家便常利用这些线索在二维平面上创造出能够表达深度经验的画幅。下面列举几种主要的单眼线索: 1.遮挡 依靠物体的遮挡判断对象的前后关系完全取决于物理因素。两种或多种物体在同一平面上，就会产生遮挡(或重叠)(superposition)现象。当观察者运动时或对象在运动时，遮挡的改变使我们很容易判断物体的前后关系。物体的互相遮挡是单眼或双眼判断物体的前后关系的重要条件。如果一个物体部分地掩盖了另一个物体，那么前面的物体被知觉得近些。图图8-32 遮挡(采自Darley et al.,1988)8-32 表明了这种关系。 艾姆斯(Ames，1951)曾做了一个有趣的实验。这个实验首先给被试观看两张放在不同距离处的扑克牌， K放在 5英尺处， Q放在10英尺处。两张牌的放置位置部分重叠，K遮住了 Q的一角。实验中控制其他距离线索。由于这种遮挡关系，被试能够正确判断两张牌的前后关系。第二步，再次呈现这两张牌，但把两张牌的位置互换，并且将 Q的一角(先前被 K遮掉的那只角)剪掉。结果被试会知觉到放在远处的K仍在Q的前面。 2.直线透视 直线透视(linear perspective)是指平面上的刺激物，根据视角原理，近处的对象面积大，占的视角大，看起来较大;远处的对象占的视角小，看起来较小。透视原理在古代就已经被发现了，所以中世纪及后来文艺复兴时期的画家都利用这个原理在平面上表现出空间关系。德国著名画家达莱(Dürer，1525)最早提出了这个原理，他确定了客观对象和艺术创造力之间的数学透视关系。17世纪画家杜布尔(Jean Dubreul)根据达莱的数学分析透视原理，用蚀刻画制成样板画，以此来教授他的学生。图8-33 就是杜布尔的蚀刻画。 3.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线索。这是由于三维空间的各物体分布在离观看者不同的距离上，头部运动确实地改变了网膜上的刺激模式，因为这些物体是相继地从不同角度被观看的。比如，如果头向左运动，较近的物体好像移位到右边，而较远的物体好像移位到较近的另一个的左边。在日常生活可以经常找到说明这种情况的例子。例如，你可手持圆珠笔置于一臂之远，并使这支圆珠笔和房间任何距离上的物体(例如，一只吊灯)成一条直线。此时，闭上一只眼睛，虽然你明明知道圆珠笔是在近处，但看起来几乎并不如此。然而，仍闭上一只眼睛，沿着水平方向摇动你的头，哪怕是一次微笑的运动，就会产生明显的深度知觉效果。再如一团乱线，如用一个眼睛静止地去看的时候，不容易分辨出哪根在前哪根在后，但是当我们头一动或者身体一动的时候，就能看出哪根在前哪根在后，提供深度线索。 因此，单眼运动视差，也就是观察者通过观察角度的变化，以达到从另外一个方向去观看视野中的一个物体。这种运动过程作为提高单眼空间知觉的条件，在电影中和医学中得到广泛利用。我们知道了在电影中缺乏双眼空间知觉的条件，所以拍摄景物常是在运动过程中进行的，如在汽车中拍摄路上的景物。在医疗事业中，有人发明利用运动的照相方法，如使病人慢慢地转动再进行X射线银屏记录。用这种方法可以使深度印象突显出来，从而更精确地判断出病变的位置。显然，没有差异的比较，是很难诊断的。 4.高度 对象在水平面上的高度也是深度知觉的线索。如果我们把同样大小的对象置于不同的水平面的高度上，高水平面上的看起来较远，低水平面上的看起来较近(参见图8-34)。 5.纹理梯度 最早将纹理梯度列为深度线索的是心理学家吉布生。吉布生在《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”(Gibson，1950)。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。如生活中常见的铺石、地毯图案、湖水或草原表面都呈一种纹理梯度(或纹路梯度)(texture gradient)，在这些表面上，随着距离的增加都产生近处稀疏和远处密集的纹理梯度。如果一个人站在一条砖石路上向远处眺望，由于在网膜上的远外部分每一单位面积上的砖石映象的数量较多，故远处的砖石块越显得小，产生深度知觉。 由于物体和距离任何一种空间安排在不同的照明和纹理形状下，都会产生结构密度梯度(texture density gradients)(见图 8-35B)，所以吉布生假定，重要的刺激变量是梯度，而不是视网膜上的刺激点和物体的线索。因此他指出， 纹理梯度如网膜表象上的波长和明度一样，都是视觉系统能够作出反应的真实而适宜的刺激。在视网膜上的这些梯度一方面与客观的安排直接有关，另一方面又与相应的主观知觉有关。因此，吉布生假定，对当前环境及其他包含的物体的全方位的知觉，可能在对这种环境所包含的每一部分作出详细的分析之前就获得。 -35所表明的那样，纹理梯度携带着:关于一个平面上的物体的大小和正像图8 距离的信息(图8-35C)，关于两面所成夹角的信息(图 8-35E)，甚至有关形状的知觉也可以据此加以解释。例如，在图8-35F中，由于图形的末端和前端具有相同数量和宽度的纹理单位，所以就被觉察为一个“倾斜的长方形”。在图8-35G中，图形的顶端双底端具有较窄的结构单位，所以就被觉察为“正前方平面上的梯形”。 图8-35是一组图形，总的表明，纹理结构的梯度乃是判断空间轮廊的信息资源。吉布生指出，具有均匀的纹理梯度的平面(图8-35B)为眼睛提供了一种与该平面的倾斜度有关的梯级。图 8-35C 表明，即使物体i和物体ii形成了同样的视角，但物体ii比物体i覆盖了更多的纹理单位，所以观察者就认为ii比i大。图8-35D表明，平面倾斜度的改变导致了梯度的改变。图8-35E 表明，距离的突然改变导致了密度的突然改变。图8-35F上看到，X和Y覆盖了同样的纹理单位，所以上面的图形看起来像是一个长方形。图8-35G 上看到，边X覆盖了比边Y更宽的纹理单位，所以图形看起来像是一个梯形。 以上讨论的是观察者和观察对象处于静止状态的情况，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。例如，以飞机朝向地平线飞行的时候，地面及天空层都发生连续的梯度变化。当飞机朝向地平线降落的时候，周围的物体看起来都从这一中心向外扩散。这种表面纹理扩散速度的差别就形成了不同的距离知觉。 心理学家还研究了上述各种线索的交互作用。显然在实验室之外的这些线索并不是独立作用于人们的视觉系统的。相反，它们常常同时影响人们的距离和深度判断。有时它们是一致的，有时它们又相互矛盾。那么它们究竟是如何相互影响的呢, 有许多情况下，线索会产生一种联合效果。詹姆森和赫维奇(Jameson, 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 D:观察距离， ?D:视差距离， 1/?D:感受性， ?D1:某一种线索的视差距离 然而，这种推论的精确程度如何，至今仍有异议。 还有不少研究表明，线索的交互作用依赖于我们选择什么样的线索以及在什么条件下联合使用它们。另外也有研究表明，人们在使用线索时具有很大的选择性，有人喜欢使用这样的线索;有人喜欢使用那样的线索，在这种情况下，线索的交互作用就削弱了。在塔心理学(或完形心理学)家们看来，线索是不存在的，对空间知觉起作用的是人们所获得的关于外部世界的规则以及人们与生俱来的组织知觉的方式。吉布生也说过，线索是无关紧要的，主要的变量是刺激的梯度和作用于观察者的其他不变的刺激特征。 (三)双眼线索 双眼线索(binocular cues)主要是指双眼视差(binocular disparity)，双眼视差是知觉立体物体和两个物体前后相对距离的重要线索。借助于双眼视差比借助上述各种线索更能精细地知觉相对距离。特别是在缺乏其他线索来估计对象距离的时候，双眼视差更为重要。距离和深度视觉主要是双眼的机能。 在正常的知觉情况下，人都会利用双眼来观察环境和物体，双眼线索给空间知觉的单眼线索和肌肉线索提供了必要的补充。在三维空间的深度知觉中，双眼线索起了重要的作用。由于人的两只眼睛相距约65毫米，两眼的左、右视野是略有不同的，但在双眼视野中，左右视野有大部分重合在一起。处于重合部分之内的物体是双眼都能看到的。不重合的部分叫颞侧新月(temporal crescent) 8-36)，在这部分视野内的物体是对侧眼睛所看不到的。故人在观察空(见图 间中的立体对象时，两只眼睛所看到的部分是略有不同的，左眼看到物体的左边多一些，右眼看到物体的右边多些。两只眼睛把各自所接收到的视觉信息传递到大脑皮层的视觉中枢，在这里经过一定的整合，产生一个单一的具有深度感的视觉映象。 物体同时刺激双眼形成两个独立的网膜视象，而人们仍然把它知觉为单一的物体。早期，缪勒(Müller，1912)认为这是由于物体的同一部分落在两个视网膜上相应点的缘故。相应点是两个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。 由此可见，我们用双眼看东西时，左眼和右眼所看到的映象并不相同。这种稍有差别的映象合而为一，就产生了立体效果。我们有二只眼睛，并非是因为可以在一只眼睛受伤时有备用之物，尤如一个人有二个肾一样，少了一肾也能同样工作。有两只眼睛的人其视觉比只具单眼的人优越。这不只是视野广阔，能见到更多的东西，而更重要的是具有深度知觉(或立体知觉)(depth perception)的优点。我们可做一个简单的实验，闭上一只眼睛，右手拿钢笔杆左手拿钢笔套，然后把钢笔杆插到钢笔套里。这时你会发现，在单眼视觉条件下，第一次往往套不上，往往要套多次才能套上。假如你的优势是右手，一般优势眼也为右眼，那么右眼单眼视觉条件下，只要套几次就能套上。但是当左眼单眼视觉工作时，有 时要套十几次才能成功。这个生动的例子可以说明双眼视差在立体知觉中的作用。 我们在第六章里讲到，网膜的中央窝比其他区域敏感得多。当我们观察一个对象时，双眼注视它，使对象的映象尽可能地落在中央窝上。由于两眼彼此相隔约2.5英寸，因此对同一立体对象得到不完全相同的映象。而且距离愈近，差别愈大。从这些差别中，我们得到深度的线索。这种从网膜视差中再造出来的立体感，就称之为立体视觉(stereoscopic vision)。 根据这一原理，惠斯通(Wheatstone，1883)发明了实体镜(stereo-scope)。实体镜的原理即是先把从每只眼睛的角度所看到的画面制作出来，然后再把这两张略有不同的画面分别呈现给左右眼，从而形成一个立体的图像。图8-37 就是一架透镜式立体镜。 立体电影就是应用了双眼视差的原理。立体电影是把左右两部影片用红与蓝绿两色叠印在同一部影片上，观众戴上左蓝绿右红的滤光眼镜，左眼的蓝绿滤光镜阻碍观众看到右眼的蓝绿色影象，但能看见红色影象;同样，右眼的红色滤光镜阻止观众看到左眼的红色影象，但能看见蓝绿色影象。这样，左右眼分别得到不同的映象，从而产生深度知觉。应用双放映机与偏振光系统把左右两部影片两个不同的平面投射在银幕上，观众戴上偏振片眼镜后使左眼看不到右眼看到的影象，右眼看不到左眼的影象。这种方法不仅产生了立体知觉，而且还可以伴有彩色，增加深度知觉效果。 美国贝尔电话公司的朱里兹(Julesz，1964)曾做了一个实验，成功地将双眼视差与其他深度线索分离开来。他用计算机制成一对随机点子图(8-38)。两张图除了右图中央一小块比左图的中央一小块略向左移动一些外，其余相同。当把两张图中任何一张呈现给被试时，或把两张图呈现给被试的一只眼睛看，被试均不产生深度知觉。但是若把它们放在实体镜上分别单独地同时呈现给被试的两只眼睛看时，被试产生了深度知觉。图中央的一小块突出地浮现在周围的点子背景之上。这是由双眼视差引起的立体视觉实例，说明得如此明白，许多教科书争相引用。 以上我们分别讨论了各种线索在形成立体视觉中的作用。但是，在正常的视觉经验中，我们对空间深度的判断中更多地依赖于生理调节线索、单眼线索和双眼线索的综合作用。库纳帕斯(Kunnapas，1968)曾做了五个系列实验来评价每一种线索对深度知觉的作用。实验是让被试判断一个置于0.25,3.95米处的圆形物体的距离。他发现实验中被试可利用的深度线索愈多，判断愈准确(参见表 8-3)。 这五个实验中，在实验五的条件下被试判断的准确性达到最高。而在实验一条件下，被试由于仅能通过眼睛的调节来判断距离，他们几乎把所有处于不同的距离上的目标都判断为在同一个距离上。从而，库纳帕斯认为，眼睛的调节对深度知觉所提供的信息作用是不大的。而实验四条件下，由于包括了一个单眼线索，被试判断的准确性几乎达到与实验五条件下同样的准确程度。在实验二和实验三条件下，被试对短距离的判断是相当准确的。但是随着观察距离的增加，被试的判断准确性明显下降。这表明单眼线索对短距离的深度准确性判断所起的作用不大，生理调节线索和双眼线索在短距离判断中作用较大。然而，随着观察距离的增加(1000英尺以外)人们就越来越多地依赖于单眼线索。但是，单眼线索一般对较远距离的判断是不太准确的。 (四)深度视锐 深度视锐(depth visual acuity)是指能够辨别两个处于不同距离上物体之间距离的能力。深度视锐是双眼视差对距离或深度的最小辨别阈限。 对深度视锐的测定一般用霍瓦-多尔曼知觉仪(见第十一章)或称深度知觉仪(depth perception apparatus)。这个仪器上有一固定的立柱，在它旁边还有一个可以前后移动的立柱。仪器上标有刻度，可读出活动立柱与固定立柱的距离。被试在2米处通过仪器上的一个观察窗观察这两根立柱，并对活动立柱进行调节，使之与固定立柱看起来在同一距离上。实验中要排除其他深度线索，只让双眼视差起作用。 设P和Q为仪器上两个立柱，它们距离观察者的距离分别为y和y-x，a是双目间距(如图8-39所示)。双眼深度视锐可用象差表示，象差角n定义为对近物体的辐合角c减去对远物体的辐合角c，用公式表示即为: 12 若一被试在2米距离处调节活动立柱，当两立柱之间距离为2毫米时，被试开始不能辨别两者前后差别，即认为此时两者处于同一距离上。假定被试的目间距为65毫米，则深度视锐为: 双眼深度视锐受照明条件的影响，良好的照明条件可以提高深度视锐。例如在良好的条件下，视力良好的观察者可以辨别n=2秒的深度距离。根据虞积生(1980)的资料表明，人眼在观察距离为6米时，深度阈限的平均值为2.94秒，标准差为1.79秒。 二、运动知觉 运动知觉(或移动知觉)(motion perception)是对于物体在空间位移的知觉，它是多种感觉器官的协同活动的结果。运动知觉的产生一般至少有两个原因:一是物体在空间的位置变化而视网膜上留下轨迹;二是观察者自身的运动(如身体运动、眼球运动等)所提供的动觉信息。当物体改变空间位置，而我们又能够察觉到这种变化时，我们便产生了该物体运动的知觉。运动知觉是一个复杂的过程。参与运动知觉的感官有视觉、动觉、平衡觉，有时还有听觉和肤觉。例如，在人眼和头部不动时，运动物体连续刺激网膜各点，视象在网膜上的移动，通过视觉的信息，我们便知觉到物体在运动。 但是产生运动知觉的情况却是多种多样的。有时，在某种情况下，虽然没有同一物体实际的空间位移，也能产生物体的运动知觉。概括起来，视觉的运动知觉包括三种现象。一种是真动知觉:观察者处于静止状态，运动的物体以一定的速度作空间位移。例如当我们看见飞机在天空飞行、火车在铁轨上奔驰时，就产生了对飞机、火车的运动知觉。第二种现象是似动现象:它是连续的静止刺激在视野的不同地点出现，而使观察者产生的运动知觉。例如电影、霓虹灯广告等所引起的知觉。第三种是诱动现象:这种现象是观察者本身在运动，他与客观对象的相对空间关系的改变，或者两个以上的对象彼此互换的空间关系发生变化而引起的诱动现象。下面我们分别讨论这三种现象。 (一)真动知觉 物体在空间的移动都有一定的速度，它们在空间的位置变化反映到我们的视网膜上，便产生了关于它们运动的知觉。真动知觉(或真实移动知觉)(real motion perception)是指我们所见到的物体确实在移动，而且其速度达到知觉阈限。运动知觉依赖于许多主客观条件，其中最基本的条件是同一物体以一定的速度作空间位移。在一般情况下，当刺激的映象在网膜的不同部位上运动(包括位移、缩小和扩大)时，我们便知觉到运动。引起这种知觉的主要变量是刺激映象在网膜上运动的速度。那么在空间中位移的物体在什么条件下才能被我们知觉到它的运动呢,这就是运动知觉的阈限问题。我们所说的运动知觉阈限实际上是关于真动知觉的阈限。 当物体位移速度过于缓慢时，我们便不能察觉它是在移动。只有当它的位移速度加快到某种程度，我们才能对它产生运动知觉。例如，钟表上的分针和时针，虽然我们可以根据间隔一段时间后它们的位移来推测它们是在运动，但我们不能直接感知它们的移动。刚刚可以辨认出的最慢的运动速度，称为运动知觉下阈(lower threshold of motion perception)。研究表明，运动知觉的下阈为2分,6分/秒左右(运动知觉阈限用视角/秒表示)。大略地说，10呎远的对象必须至少每秒钟运动0.06吋，才能使我们知觉到它的运动。 当物体位移速度过于快速时，我们同样不能觉察它是在动。例如，我们无法看清射出枪膛的子弹。运动速度大到看不清时，这种运动速度称为运动知觉上阈(upper threshold of motion perception)。运动知觉上阈为35度/秒。运动的物体低于这个速度，才能被我们知觉到它的运动。 我们可从运动知觉阈限的单位上知道，决定运动知觉的变量是角速度，而不是线速度。例如，在同样速度下，飞机在5000米的高空上看来飞得较慢，而在500米低空上看来飞得较快。飞机在5000米的高度上比在500米的高度上需要10倍的时间才能形成同样的视角。假若观察者维持眼睛不动，在网膜映象上低空飞机要比高空飞机快10倍，飞机在雷达屏幕上的情况也是如此。这些原理具有着较高的军事应用价值。 布朗(Brown，1958)的研究表明，运动物体的知觉上阈一般约为每秒钟35?。布朗曾报告了几个有关运动物体的物理速度与运动知觉之间关系的实验。他用一组小黑方块为实验材料，每一方块都可以由主试控制产生运动。他的实验结果与奥伯特的实验结果相符:可觉察的物体运动最低速度约为每秒钟2分。他在实验中把黑方块的运动速度不断加以变化，从而得出八种不同的主观经验(见表8,4)。 运动知觉还依赖于许多主客条件。谢弗等人(Shaffer et al.，1966)曾用信号测验论的方法对运动知觉阈限做了研究。他们在实验中用常定刺激法比较了两种条件下运动知觉的阈限。一种条件为:背景静止，物体运动;另一种条件为:背景运动，物体静止。他们发现，在这两种条件下所引起的运动知觉经验是相同的，但觉察其运动的阈限却不相同。当运动速度为每秒钟164分时，物体只需位移1.8分便可被知觉运动，而背景需位移4.8分才可被知觉到运动。 布朗的研究中还分析了阈限上运动物体的物理速度的主观估计问题，其基本设计是要求观察者把一个比较刺激的速度与标准刺激的速度进行匹配，使两者速度在主观上相等。在一个实验中，被试观察一个大于比较刺激一倍的标准刺激，并且，标准刺激所在的背景两倍于比较刺激所在的背景。布朗发现被试为了获得较满意的匹配，往往把比较刺激的速度调到大约为标准刺激速度的一半。所以，他得出结论说，现象的速度依赖于物体的相对大小及其背景。 若呈现大小不同的物体分别作为测验刺激和标准刺激，而使背景的大小保持一致，一般观察者是对较小物体的运动速度作出高估。所以运动速度的判断还依赖于这一速度所在的参照系统。如果在完全不知道物体的真实大小情况下，例如在一个完全黑暗的环境中，观察者一般都不能正确判断物体的运动速度。 运动知觉的研究成果在工程心理学和军事心理学中得到广泛应用。在许多工种的选拔中，都会涉及到运动知觉能力的测验。例如，轮船和汽车驾驶员必须正确估计速度，使自己的轮船或汽车不致与另一对象相撞。这种判断是很复杂的，各个人在判断能力上的差别很大。我们可以编制测验来测量这种能力，采用适当的训练方法来培养与提高这种能力。再如，在军事心理学中，低空飞行的敌机难以观察与防御，因此就需经常变换雷达屏的方位以及采取其他应变措施。这些都无不与运动知觉有关。 (二)似动现象 似动现象(apparent motion)是我们对实际上没有空间位移的物体所产生的运动知觉现象。例如在一个黑暗的房间里两个相距一定距离的光点相继一明一灭时，观察者会知觉到一个单一的光点来回晃动。似动现象的应用很广，如霓虹灯广告的制作，电影和电视的摄制等，都是利用似动的原理而产生出一种视觉上连续、自然的运动效果。 似动现象的发现已有一百六十多年的历史。普拉梯(Plateau，1833)制造了第一个动景盘(stroboscope)。直到现在，动景盘还是心理实验室演示似动现象的常用教学工具。图8,40就是一个动景盘的图案，会产生对象连续运动的效果。转动过慢时，只看到画面(图案)的转动，而不是连续的舞蹈动作。转速过快时，会出现多余动作。若从动景盘顶上观察，只看到一片模糊的印象。从这个演示里我们可以看出，决定似动现象产生的主要因素是前后图案出现的时间间隔与空间间距。也就是说，似动现象受到两图案呈现的时间和空间条件制约。 对似动现象的研究，早期集中在对它的分类上，曾提出似动现象的多种类型和形式，其后，研究较多地阐明其机理。最早对似动现象进行系统和细致研究的是韦特海默(Max Wertheimer，1880,1943)，他探索了形成似动知觉所需要的最适条件。他把那种没有运动对象，纯粹的运动称为φ似动现象(或飞现象)(phi phenomenon)运动，并认为它是不能再分解的一种图8-40 动景盘的图案(采自 Cohen，1969)基本感知现象，并以一种纯粹的形式被感知。当时，根据这种解释，发现似动现象至少有如下四种形式: 1.α-运动 它是贝努西(Benussi，1912)报告的一种似动现象，他相继呈现缪勒-莱耶错觉图形的两部分，先呈现箭头朝里的，紧接着呈现箭头朝外的图形，几次反复之后便产生了水平线扩张与缩短的现象。在α-运动中观察者有时还可以知觉到β-运动，当相继呈现的速度较慢时箭头似乎前后翻动;但是当相继呈现速度很快时，便产生枢轴运动，线条似乎在绕着与水平线的接头处旋转，同时产生侧向运动和在深度上的运动。这些缪勒-莱耶错觉图形引起的似动现象，都称之为α-运动(alpha motion)。 2.β-运动 韦特海默(Wertheimer，1912)最早对β-运动进行了研究。当把两个有一定空间间隔的静止目标先后连续呈现时，如果时间间隔和空间距离恰当的话，观察者便可以看到一个单一的目标从一个位置向另一个位置运动。β-运动(beta motion)的产生依赖于两个刺激连续呈现的时间间隔、空间距离和明度水平。 柯尔特(Korte，1915)研究时间间隔、空间距离和刺激明度三者与最适β-运动的关系。他发现，这三个变量以某种组合产生了β-运动之时，如果其中一个变量的值发生变化，那么只要在其余两个变量中给予适当的补偿变化，其似动知觉可以保持不变。这就是柯尔特定律(Korte’s Law)。可用公式表示为: φ:最适似动 s:两个刺激的空间距离 i:明度(刺激强度) g:时间间隔 由这一定律可见:如果时间间隔恒定，那么在增加空间距离的同时以一定的比例增加明度，最适β-运动保持不变;如果空间距离恒定，那么在增加明度的同时以一定的比例降低时间间隔，最适β-运动保持不变;如果明度恒定，那么在增加时间间隔的同时以一定的比例增加空间距离，最适β-运动保持不变。柯尔特似动定律，虽然未具体指明各函数加数情况，但它所揭示的函数关系至今仍然有效。 3.γ-运动 γ-运动(gamma motion)是由于增强或减弱一个刺激的明度水平而产生的刺激深度大小的变化。如果一个刺激的明度增加，它似乎在向近处运动逐渐变大;如果明度降低，则觉得它在收缩或远去。倘若用速示器相继呈现一个亮圆，观察者看到中心先出现高点，然后扩大而充满全圆。照明停止后，光亮由边缘缩小至中心，而后消失。亮圆相继出现，则产生刺激深度大小的变化。 4.δ-运动 如果把δ-运动和γ-运动的刺激条件结合起来，则产生另一种形式的似动，观察者可以看到刺激从一个位置向另一个位置的侧向运动和在三维上的运动。如果第一个刺激的亮度远大于第二个刺激的亮度，那么这种似动看来是从第一个刺激向一旁和后侧运动;如果第二个刺激的亮度远大于第一个刺激的亮度，则运动方向相反，即由第二个刺激向第一个刺激方向运动;如果在相继出现的两个刺激之间存在障碍物，似动可能迂回绕过障碍，看起来似乎超越所在的平面而在三维上运动δ-运动(delta motion)一般是指三维似动现象。典型的图案是《和》，相继呈现这二个刺激物，就可见到三维似动现象。 似动知觉产生的原因曾有种种不同的解释。现在的理论解释为，由于刺激所引起的感官兴奋有一个短暂的持续时间，当第一个刺激所产生的兴奋尚未消失时便接着出现第二个刺激，两个刺激印象便发生融合(synthesis)，这样观察者就产生了似动的知觉。似动现象的机理还有待进一步的研究。 (三)诱动现象 诱动现象(或运动幻觉、游动错觉)(induced motion)即观察者与客体的相对空间关系的改变，或者两个以上的彼此空间关系的变化，就可以引起诱动现象。在有的心理学教科书中，把多种形式的诱动现象归属于似动知觉。常见的诱动现象是由人体的移动或眼动引起的。图8,41就是一个诱动现象的例子。当注视这张图片时，由于经常的不随意的眼动，导致图片上的曲线会有运动的幻觉。 诱动现象又有很多种。例如，当一个人站在一片漆黑的房间里，室内仅有一个静止的微弱光点，当人长久地注视它，他会开始觉察到光点在游荡。这种现象 又称自动现象(autokinetic phenomenon)。对自动现象的研究，有着一定的实用价值，在航空飞行中，驾驶员的这种幻觉有时会成为夜间飞机失事的原因。用无线电仪表导航，就能预防这类事故。 两个对象彼此互换空间关系，也会引起诱动现象。例如，我们坐在行驶着的火车窗口看窗外，远的对象看来与我们同方向运动，而近的对象朝相反的方向运动，参见图8,42A。还有一种类似的情况，假如我们坐在停靠车站的车厢内，另一辆火车刚开出车站时，我们会感到移动的是站台，这种现象又称站台错觉(station illusion)。这种错觉也常见于屋顶或塔上的旋转餐厅，坐在旋转餐厅里起初总感到移动的不是自己，这两种错觉又称相对移动(relative motion)。 心理学家们寻求以理论去解释这些现象，并试图通过经典的例子去说明它。研究表明，运动视差(motion parallax)和运动透视(motion perspec,tive)依赖于视域组成部分的相对运动。它不仅在物体移动时出现，而且在观察者本身移动时也会产生。观察者本身的移动对于空间知觉提供了重要的视觉信息资源。用赫尔姆霍茨的话说: 当观看一个静止的远物时作出的眼睛运动引起了视象的运动。通常我们都频繁地移动我们的眼睛，但静止的物体仍然是静止的。然而眼球运动是有意识的。被动的眼动，例如由于眼脸被动受压所产生的眼动，的确使得视域似乎在运动。(Helmholtz，1866) 视差(parallax)一般是由观察者位置的改变所引起的视域的改变造成的。当你的头部和身体移动时，画面上物体的投影全都在移动。如果在你向左移动时，把一个物体固定在画面的中间(图8-42A上的点iv)，那么所有比它近的物体图像在画面上将会向右移动(i)，比它远的物体图像将会随着你向左移动(v)。画面上图像的运动速度随着它们和固定的物体实际距离的增大而增加。 不仅平面上不同强度距离的物体有不同的运动速度，而且每一个平面上的点相互之间也有不同的流速。这种点的流动包含了大量的有关观察者位置和运动的有用信息。这些信息的实用性已经被吉布生等所。图8-42就是一个很好的具体说明:观察者移动的方向导致了视域中点为核心的有规律变化，改变的方向和空间中物体的轮廓及运动密切相关。如果观察者移动他的眼睛、头部和身体，整个画面便会动起来。在图A中，观察者若向左移动，并注意观察视域中间的点iv。请注意图中箭头的长短表示画面上各点之间的相对流动速度，可以看到从i到iv的分布呈均匀的梯度形式。图B表示观察者正在朝iv急速移动。图C表示观察者正在朝着被墙隔开的中心点iii移动。在图D中，观察者正在iv所示的地面上向左移动，物体i正在靠近观察者，物体ii在地面上是垂直静止的，物体iii正在向左移动，但不像观察者移动得那么快