第六章視覺實驗1第六章視覺實驗主要內(nèi)容視覺系統(tǒng)：眼球；折光系統(tǒng)；感光換能系統(tǒng)視覺的物理刺激：可見光譜視覺的基本實驗：

視覺適應(yīng)：明適應(yīng)／暗適應(yīng)視敏度閃光臨界融合頻率（CFF）顏色視覺視覺的心理效應(yīng)2第六章視覺實驗一、視覺系統(tǒng)與視覺物理刺激

眼球的結(jié)構(gòu)眼球的折光系統(tǒng)視網(wǎng)膜：四層結(jié)構(gòu)／感光換能系統(tǒng)視神經(jīng)通路與大腦視覺物理刺激3第六章視覺實驗眼球的結(jié)構(gòu)

與視覺產(chǎn)生直接有關(guān)的功能結(jié)構(gòu)：

眼球的折光系統(tǒng)：位于眼球正中線上，使外部光線經(jīng)折射成像于視網(wǎng)膜；視網(wǎng)膜：位于眼球后部，將外接光刺激所包含的視覺信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺醪教幚砗笠砸暽窠?jīng)沖動的形式傳向大腦。4第六章視覺實驗

5第六章視覺實驗眼球的折光系統(tǒng)

構(gòu)成：角膜—房水—晶狀體—玻璃體

以上折光體共同構(gòu)成了一個復(fù)合透鏡。正常成人眼睛處于安靜狀態(tài)而不進(jìn)行調(diào)節(jié)時，其折光系統(tǒng)后主焦點的位置恰好在視網(wǎng)膜上。為了便于理解人眼的光線折射機(jī)制，人們設(shè)計了一個等效光學(xué)系統(tǒng)或模型，稱為簡化眼，用于分析眼的成像情況和進(jìn)行有關(guān)計算。6第六章視覺實驗簡化眼及其成像情況

眼球由一個前后徑為20mm的單球面折光體構(gòu)成，折光指數(shù)為1.333;外界光線只在由空氣進(jìn)入球形界面時折射一次，此球面的曲率半徑為5mm，亦即節(jié)點在球形界面后方5mm的位置，后主焦點正相當(dāng)于此折光體的后極。7第六章視覺實驗

視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)：色素細(xì)胞層；感光細(xì)胞層；雙極細(xì)胞層；神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層兩種感光換能系統(tǒng)：

視桿系統(tǒng)或晚光覺系統(tǒng)：由視桿細(xì)胞和與它們相聯(lián)系的雙極細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞等成分組成，對光的敏感度較高。

視錐系統(tǒng)或晝光覺系統(tǒng)：由視錐細(xì)胞和與它們有關(guān)的傳遞細(xì)胞等成分組成，它們對光的敏感性較差。8第六章視覺實驗

左圖

視網(wǎng)膜的主要細(xì)胞層次及其聯(lián)系模式圖

右圖

哺乳動物光感受器細(xì)胞模式9第六章視覺實驗視神經(jīng)通路

(人類視覺通路[Nieuwenhuys,1979])10第六章視覺實驗雙重視覺通路：第一視通路：視網(wǎng)膜（桿體和錐體細(xì)胞）——神經(jīng)節(jié)細(xì)胞——視交叉——外側(cè)膝狀體——視皮層第二視通路：視網(wǎng)膜（桿體和錐體細(xì)胞）——神經(jīng)節(jié)細(xì)胞——視交叉（視束的一小部分纖維）——上丘和頂蓋前區(qū)——丘腦枕——視皮層第一視覺通路在視覺過程中起著主要的作用，而第二視覺通路的作用及其微小。

11第六章視覺實驗視覺信息傳遞

右側(cè)視野光線

—左側(cè)視網(wǎng)膜

—左側(cè)中樞投射區(qū)左側(cè)視野光線

—右側(cè)視網(wǎng)膜

—右側(cè)中樞投射區(qū)12第六章視覺實驗視覺物理刺激

可見光譜：約380～780毫微米13第六章視覺實驗光的三維特征物理特征心理特征波長色調(diào)純度（光波成分的復(fù)雜程度）飽和度振幅（光的強(qiáng)度或能量單位）明度14第六章視覺實驗二、視覺實驗中的變量自變量：刺激變量：指刺激因其本身的不同特性而產(chǎn)生不同的視覺效果；如系列亮度、刺激的時間空間系列，等。

背景條件：背景條件作為自變量的目的在于使標(biāo)準(zhǔn)刺激恒定。

被試者特點：指被試者在某一方面彼此之間的個體差異，如視敏度、辨色力。

15第六章視覺實驗因變量：

測量數(shù)據(jù)：有相當(dāng)部分的視覺實驗采用調(diào)整法程序，被試者調(diào)定的量值一般都能夠直接讀出。明度差別閾限實驗（調(diào)節(jié)值）視覺適應(yīng)實驗（時間）

口頭報告：標(biāo)準(zhǔn)化用語顏色后象研究視覺對比研究閃光融合研究16第六章視覺實驗控制變量：累積效應(yīng)：對人體（或生物）有影響的環(huán)境條件或有關(guān)因素（如藥物等），多次暴露所造成的生物效應(yīng)的累積或疊加。時間累積效應(yīng)：長時間暴露在強(qiáng)刺激或弱刺激的照明條件下，有可能提高或降低視覺的感受性。如明適應(yīng)、暗適應(yīng)、視覺后象等。空間累積效應(yīng)：刺激強(qiáng)度不變時，視覺刺激輻射面積越大，產(chǎn)生的空間累積效應(yīng)越強(qiáng)，并提高視覺感受性；反之則否。17第六章視覺實驗刺激強(qiáng)度范圍：明視階段還是暗視階段刺激投射方位：刺激視錐系統(tǒng)還是視桿系統(tǒng)，干擾顏色視覺的因素：刺激的波長構(gòu)成、純度、振幅等物理特征，刺激的背景等等18第六章視覺實驗三、基本的視覺實驗視覺適應(yīng)研究視敏度研究閃光臨界融合頻率研究

顏色視覺研究19第六章視覺實驗1.視覺適應(yīng)：暗適應(yīng)與明適應(yīng)暗適應(yīng)（darkadaptation）：對低亮度環(huán)境的感受性緩慢提高的過程，稱為暗適應(yīng)（darkadaptation）。暗適應(yīng)時，眼的感受性提高。明適應(yīng)（lightadaptation）：人從暗處到亮處，眼睛大約經(jīng)過一分鐘就能適應(yīng)，這是明適應(yīng)（或亮適應(yīng)）。明適應(yīng)時，眼的感受性降低。間視覺：介于暗視覺和明視覺之間的一個視覺階段。現(xiàn)在的研究表明，間視階段是視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞相互作用的階段，不能簡單地理解為兩種細(xì)胞的簡單混合。20第六章視覺實驗明視覺（錐體）與暗視覺（桿體）的特性21第六章視覺實驗暗適應(yīng)曲線

22第六章視覺實驗23第六章視覺實驗2.視敏度研究：空間辨別視敏度（visualacuity）：即眼睛的空間辨別能力，表現(xiàn)為覺察目標(biāo)刺激的存在以及辨別物體細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確性。視角（visualangle）：離眼睛一定距離的物體的大小與眼睛形成的張角。V=1/aa=A/D*57.3°24第六章視覺實驗影響視敏度的因素刺激的不同亮度物體與背景之間的對比度視網(wǎng)膜的不同部位視覺的適應(yīng)閃光盲練習(xí)25第六章視覺實驗視敏度測量的內(nèi)容覺察（detection）：不要求區(qū)分物體各部分的細(xì)節(jié)，只要求發(fā)現(xiàn)對象的存在。定位（localization）：覺察兩根線是否連續(xù)或彼此有些錯位的能力。解像（resolution）：知覺某一模式具體元素之間分離的能力。識別（recognition）：確認(rèn)物體及細(xì)節(jié)的能力。26第六章視覺實驗四種類型的視敏度測試材料27第六章視覺實驗3.視覺閃光臨界融合頻率研究：時間辨別視覺暫留與閃光融合：視覺暫留時間約為150～250毫秒閃光臨界融合頻率：物理上閃爍的光在主觀上引起的感覺介于閃爍于穩(wěn)定之間時的頻率叫做臨界閃光頻率（criticalflickerfrequency，CFF）。28第六章視覺實驗影響CFF的因素光的強(qiáng)度：通常呈正比刺激面積：通常呈正比視網(wǎng)膜部位：中央凹（視錐細(xì)胞）周緣部位（視桿細(xì)胞）其它附加刺激：聲音、氣味……29第六章視覺實驗四、顏色視覺研究顏色視覺特性顏色混合顏色視覺現(xiàn)象顏色標(biāo)定色覺理論30第六章視覺實驗1.

顏色的物理特征和視覺特征亮度－明度：亮度是指作用于物體的光線的反射系數(shù)，它同光能的強(qiáng)度密切有關(guān)。波長－色調(diào)：在物體反射的光線中，占優(yōu)勢的光波波長決定顏色感覺，這是最本質(zhì)的顏色屬性。純度－飽和度：飽和度是指色調(diào)的表現(xiàn)程度，即一個顏色的純潔性，它取決于表面反射光波波長范圍的大小，即光波的“純度”。

31第六章視覺實驗浦肯野現(xiàn)象（Purkinjephenomenon)捷克學(xué)者浦肯野發(fā)現(xiàn)，在很好的照明條件下，一張紅紙、綠紙和藍(lán)紙，看起來明度相等，但拿到弱光下，綠和藍(lán)的顏色就會顯得明度更大一些。這種在弱光條件下，人眼對波長短的光感受性提高、對波長長的光感受性降低的現(xiàn)象，就稱浦肯野現(xiàn)象。原因：中央凹視覺和邊緣視覺的光譜感受性差異（555nm黃綠光帶/507nm藍(lán)綠光帶)

32第六章視覺實驗2.

顏色混合法則加法的顏色混合（additivecolormixture）光譜中的色光混合，原色是紅、綠、藍(lán)

減法的顏色混合（subtractivecolormixture）用顏料、油漆等的混合配色，原色是黃、青、紫33第六章視覺實驗加法法則：紅色+藍(lán)色+綠色=白色34第六章視覺實驗減法法則黃色=白色-綠色紫色=白色-紅色黃色+紫色=白色-藍(lán)色-紅色=綠色紫色+青色=白色-綠色-紅色=藍(lán)色

35第六章視覺實驗顏色混合定律補(bǔ)色律（lawofcomplementarycolors）是指每一種顏色都有另一種與它相混合而產(chǎn)生白色或灰色，這兩種顏色稱為互補(bǔ)色。居間律（lawofintermediary）是指混合色圈上兩個非互補(bǔ)的顏色產(chǎn)生介于這兩種顏色之間的中間色。代替律（lawofsubstitution）混合色的顏色混合不隨被混合的顏色的光譜成分而轉(zhuǎn)移。不同顏色混合后產(chǎn)生相同的顏色可以彼此相互代替。

36第六章視覺實驗3.顏色的視覺現(xiàn)象顏色對比：色調(diào)對比：顏色背景上的物體帶上了背景色的補(bǔ)色同時性對比繼時性對比明度對比：暗背景上的物體感覺更明亮顏色適應(yīng)：先看到色光對后看到色光的影響顏色常性37第六章視覺實驗顏色對比：注視黃色背景上的一小塊灰色紙片幾分鐘，你就會感覺到灰色的紙片呈藍(lán)色；同理，在綠色背景上灰色紙片會呈紅色，這是同時對比現(xiàn)象。38第六章視覺實驗顏色適應(yīng)：注視一個紅色紙片半分鐘，然后注視灰色背景，色覺會發(fā)生逆轉(zhuǎn)，這就是一種適應(yīng)。39第六章視覺實驗40第六章視覺實驗4.顏色標(biāo)定：孟塞爾顏色系統(tǒng)孟塞爾明度值：中央軸（底黑——頂白）孟塞爾彩度：離開中央軸的水平距離代表飽和度的變化色相：水平剖面上表示10種基本色，含有5種原色：紅、黃、綠、藍(lán)、紫和5種間色：黃紅、綠黃、藍(lán)綠、紫藍(lán)、紅紫。

41第六章視覺實驗顏色標(biāo)定：標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)：CIE1931色度圖（Commissioninternationaldel’éclairage，CIE）（C）≡r(R)+g(G)+b(B)42第六章視覺實驗5.色覺理論三色理論(楊-赫爾姆霍茨理論，三色說)：英國科學(xué)家托馬斯·揚于1802年提出;1866年，德國生理學(xué)家赫爾姆霍茲進(jìn)行了補(bǔ)充。

對立機(jī)制理論（四色理論，拮抗說）：德國心理學(xué)家黑林于1864年提出43第六章視覺實驗三色理論假定：在人的網(wǎng)膜中，有三種不同的感受器。每種感受器只對光譜的一個特殊成分敏感。當(dāng)它們分別受到不同波長的光刺激時，就產(chǎn)生不同的顏色經(jīng)驗——紅、綠、藍(lán)。44第六章視覺實驗對立過程理論假定：視網(wǎng)膜存在著三對視素：黑-白視素，紅-綠視素，黃-藍(lán)視素。它們在光刺激的作用下表現(xiàn)為對抗的過程，黑林稱之為同化作用和異化作用。研究發(fā)現(xiàn)，在視網(wǎng)膜以后的視神經(jīng)通路上（包括外膝體和視皮層）都存在具有對立過程的細(xì)胞，表現(xiàn)為對某種波長刺激興奮，而對另一波長刺激抑制。

45第六章視覺實驗兩階段顏色理論三色過程：S、M、L錐體接受不同波長光刺激，形成網(wǎng)膜神經(jīng)沖動四色過程：藍(lán)－黃、綠－紅、白－黑三種對立過程對顏色進(jìn)行編碼46第六章視覺實驗三種錐體細(xì)胞和對立過程的神經(jīng)機(jī)制的關(guān)系赫爾維奇和詹米遜（1958）假定了一種神經(jīng)裝置，用來解釋按三色方式編碼的網(wǎng)膜信息怎樣傳遞給中樞的對立色系統(tǒng)47第六章視覺實驗圖上的三個圓圈代表網(wǎng)膜上紅、綠、藍(lán)三種錐體細(xì)胞，它們分別對長波、中波和短波敏感。在視覺系統(tǒng)的高級水平上，存在著三種對立細(xì)胞，如黑－白、紅－綠、黃－藍(lán)細(xì)胞。每種感受器都有三種輸出，它們分別和三種對立細(xì)胞相聯(lián)系。其中有的輸出是興奮的，有的是抑制的。例如，紅色感受器能使黃-藍(lán)和紅-綠對抗單元產(chǎn)生興奮，而綠色感受器的輸