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1、视觉实验第1页，共60页，编辑于2022年，星期二一、一、视觉的物理刺激及其测量视觉的物理刺激及其测量1 1、可见光谱、可见光谱2 2、单色光的单位、单色光的单位3 3、光度学、光度学第2页，共60页，编辑于2022年，星期二1、可见光谱、可见光谱第3页，共60页，编辑于2022年，星期二光的心理物理特征光的心理物理特征光具有三维特征：波长、纯度和振幅。光具有三维特征：波长、纯度和振幅。与此相对应的有三维心理特征：与此相对应的有三维心理特征：波长波长色调色调纯度纯度饱和度饱和度振幅振幅明度明度第4页，共60页，编辑于2022年，星期二2 2、单色光的单位、单色光的单位测量单位测量单位(1)光通
2、量（）流明（lm）(2)光强度（I）坎德拉（cd）(3)光照度（E）勒克斯（lx）(4)光亮度（L）尼特（Nit）(5)反射系数（R）LRE第5页，共60页，编辑于2022年，星期二二、视觉实验中的变量1、自变量（、自变量（I.V.）刺激变量（刺激变量（stimulus variable）:刺激的特性刺激的特性 多项目：系列强度、色光多项目：系列强度、色光 多维度多维度：时间维度：时间维度 空间维度空间维度 背景条件：对比条件的设定，恒定刺激背景条件：对比条件的设定，恒定刺激 被试者特点：视敏度、辨色力、年龄、机体被试者特点：视敏度、辨色力、年龄、机体状态等。状态等。第6页，共60页，编辑于2
3、022年，星期二2、控制变量、控制变量 累积效应，累积效应，生物效应的累积或叠加3、因变量、因变量（1）保证自变量与因变量之间的对应关系；（2）处理技术的合理性。第7页，共60页，编辑于2022年，星期二二、视觉研究中的基本实验二、视觉研究中的基本实验（一）明度阈限（一）明度阈限（二）视觉适应（二）视觉适应（三）后象（三）后象（四）闪光临界融合频（四）闪光临界融合频率率（五）视觉掩蔽（五）视觉掩蔽（六）视觉对比（六）视觉对比（七）视敏度（七）视敏度视觉中的时间因素视 觉 中 的 空 间 因 素第8页，共60页，编辑于2022年，星期二（一）明度阈限测量（一）明度阈限测量明度是眼睛对光源和物体表
4、面的明暗程明度是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉。度的感觉。思考：如何测量明度绝对阈限和差别阈思考：如何测量明度绝对阈限和差别阈限？限？第9页，共60页，编辑于2022年，星期二明度阈限实验明度阈限实验第10页，共60页，编辑于2022年，星期二（二）视觉适应（二）视觉适应1、暗适应、暗适应2、明适应、明适应3、间视觉、间视觉第11页，共60页，编辑于2022年，星期二1、明暗视觉的区别、明暗视觉的区别锥体锥体明视觉明视觉 棒体棒体暗视觉暗视觉大些 小些中央凹 近边缘与视神经节细胞连 无数个与一个无视紫红质 有视紫红质 夜盲有 昼盲有 0.001尼特以下 棒体细胞发挥作用 1尼特以上 锥体
5、发挥主要作用 研究明视觉-s局限于中央凹 研究暗视觉-中央凹2度以外,锥体阈限以下第12页，共60页，编辑于2022年，星期二2 2、暗适应研究、暗适应研究人眼对低亮度环境的感受性缓慢提高的过人眼对低亮度环境的感受性缓慢提高的过程，称为程，称为暗适应暗适应。暗适应曲线暗适应曲线第13页，共60页，编辑于2022年，星期二第14页，共60页，编辑于2022年，星期二（1）暗适应机制）暗适应机制化学反应说。克劳福德（化学反应说。克劳福德（CrawfordCrawford，19471947）用分光描记法）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确定视杆细胞中的视紫红质的化学反应
6、过程是暗适应过程的机制。的机制。视紫红质视紫红质（visual purplevisual purple）是一种化学感光物质，）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。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：视紫红质的化合过程：视紫红质视紫红质光光暗暗视黄醛视黄醛+蛋白质蛋白质第15页，共60页，编辑于2022年，星期二（2）影响暗适应过程的因素）影响暗适应过程的因素适应前照明：光越强时间越长，暗适应需时间长适应前照明：光越强时间越长，暗适应需时间长先天夜盲先天夜盲维生素维生素A A缺乏，造成夜盲缺乏，造成夜盲年龄因素：个体在年龄因
7、素：个体在20203030岁最好岁最好感官的相互作用感官的相互作用红色护目镜的作用红色护目镜的作用实验光的波长不同，暗适应曲线不同实验光的波长不同，暗适应曲线不同 图图8 89 9所示所示第16页，共60页，编辑于2022年，星期二（3 3）暗适应与瞳孔大小的变化）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，在入黑暗处，在1010秒钟瞳孔扩大到最大直径的三分之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二，达到完全扩大约需要5 5分钟。这个过程中，瞳孔分钟。这个过程中，瞳孔的直径由的直径由2 2毫米扩大到毫米扩大到
8、8 8毫米，进入眼球的光线增毫米，进入眼球的光线增加到加到1010到到2020倍。倍。第17页，共60页，编辑于2022年，星期二（4 4）暗适应的应用）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。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。一些暗室用红灯照明，也是运用同样的道理。第18页，共60页
9、，编辑于2022年，星期二2 2、明适应研究、明适应研究明适应（或亮适应）（明适应（或亮适应）（light adaptation）是指在光亮）是指在光亮中视觉感受性很快下降的过程。中视觉感受性很快下降的过程。明适应时，眼的感受性不是提高，而是降低，与暗适应明适应时，眼的感受性不是提高，而是降低，与暗适应明适应时，眼的感受性不是提高，而是降低，与暗适应明适应时，眼的感受性不是提高，而是降低，与暗适应正好相反。正好相反。正好相反。正好相反。布兰查德（布兰查德（布兰查德（布兰查德（Blanchard 1931Blanchard 1931）用阈限法揭示：视杆细胞在极端黑）用阈限法揭示：视杆细胞在极端黑
10、）用阈限法揭示：视杆细胞在极端黑）用阈限法揭示：视杆细胞在极端黑暗转入极亮的条件下，其感受性下降暗转入极亮的条件下，其感受性下降暗转入极亮的条件下，其感受性下降暗转入极亮的条件下，其感受性下降100100万倍。万倍。万倍。万倍。赖特（赖特（赖特（赖特（WrightWright，19341934）用间接方法求得光适应曲线，发现中）用间接方法求得光适应曲线，发现中）用间接方法求得光适应曲线，发现中）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央凹的光适应过程很快，它暴露在光线中一分钟后就几央凹的光适应过程很快，它暴露在光线中一分钟后就几央凹的光适应过程很快，它暴
11、露在光线中一分钟后就几乎全部完成。乎全部完成。乎全部完成。乎全部完成。第19页，共60页，编辑于2022年，星期二3、间视觉、间视觉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。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，当光亮达到研究者一般认为，当光亮达到10-310-3烛光烛光/平方米以上平方米以上时，视锥细胞便被激发，这是间视觉的表现。时，视锥细胞便被激发，这是间视觉的表现。间视阶段是视锥细胞和视杆细胞相互作用的阶段。间视阶段是视锥细胞和视杆细胞相互作用的阶段。第20页，共60页，编辑于2022年，星期二二、视敏度二、视敏度视敏度视敏度是指分辨物体细节和轮廓的能力，是指
12、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。是人眼正确分辨物体的最小维度。1 1、视角与网膜映象、视角与网膜映象2 2、视敏度测定及其特征、视敏度测定及其特征3 3、影响视敏度的因素、影响视敏度的因素第21页，共60页，编辑于2022年，星期二1、视角与网膜映象、视角与网膜映象对象与眼睛所成的张角，叫做对象与眼睛所成的张角，叫做视角视角。视角的大小决。视角的大小决定映象在视网膜上投射的大小。定映象在视网膜上投射的大小。第22页，共60页，编辑于2022年，星期二2、视敏度测定及其特征、视敏度测定及其特征医学界用视力表测定视敏度，它是以视角医学界用视力表测定视敏度，它是以视角的倒数来
13、表达的，其公式为：的倒数来表达的，其公式为：第23页，共60页，编辑于2022年，星期二检查视敏度的几种常用方法检查视敏度的几种常用方法觉察能力测试觉察能力测试再认能力测试再认能力测试解象能力测试解象能力测试定位能力测试定位能力测试第24页，共60页，编辑于2022年，星期二a）觉察能力测试）觉察能力测试觉察测试采用一条线或一个点，只需让被试者判觉察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。断在一个视野里刺激是否存在即可。第25页，共60页，编辑于2022年，星期二b）再认（即识别）能力测试）再认（即识别）能力测试第26页，共60页，编辑于2022年，星期二c）解象
14、能力测试）解象能力测试解象是知觉某一模式具体元素之间分离的能力。解象是知觉某一模式具体元素之间分离的能力。第27页，共60页，编辑于2022年，星期二d）定位能力测试）定位能力测试定位是感觉两根线是否连续或彼此有些错位的能力。定位是感觉两根线是否连续或彼此有些错位的能力。第28页，共60页，编辑于2022年，星期二3、影响视敏度的因素、影响视敏度的因素（1）物理因素：）物理因素：不同亮度会影响视敏度不同亮度会影响视敏度；物体与背景之间的对比度不同；视距；光物体与背景之间的对比度不同；视距；光的波长等的波长等（2）生理因素：）生理因素：视网膜不同部位的视敏度视网膜不同部位的视敏度也不同也不同；视
15、感受细胞的数目；视网膜适应；视感受细胞的数目；视网膜适应状态、眼球运动、年龄、瞳孔大小及近视状态、眼球运动、年龄、瞳孔大小及近视远视等；远视等；（3）心理因素：）心理因素：疲劳适应、练习等作用疲劳适应、练习等作用第29页，共60页，编辑于2022年，星期二三、三、闪光临界融合频率（时间辨别）闪光临界融合频率（时间辨别）1 1、什么是闪光的融合？、什么是闪光的融合？2 2、闪光临界融台频率（、闪光临界融台频率（CFFCFF）：闪烁：闪烁刚刚达到融合时的光刺激间歇的频率刚刚达到融合时的光刺激间歇的频率称为闪光临界融合频率称为闪光临界融合频率第30页，共60页，编辑于2022年，星期二1 1、影响闪
16、光临界融合频率的因素、影响闪光临界融合频率的因素光相的强度影响光相的强度影响 刺激面积刺激面积杆体细胞和锥体细胞的闪光临界融合频率不同杆体细胞和锥体细胞的闪光临界融合频率不同年龄、疲劳、缺氧等年龄、疲劳、缺氧等双眼的差异双眼的差异第31页，共60页，编辑于2022年，星期二2 2、测量闪光临界融台频率的方法、测量闪光临界融台频率的方法转盘闪烁方法转盘闪烁方法闪光融合频率计闪光融合频率计3 3、应用、应用 （1）闪烁法的创立）闪烁法的创立 （2）视生理指标）视生理指标第32页，共60页，编辑于2022年，星期二（一）视觉的颜色现象（一）视觉的颜色现象1.颜色的基本特征颜色的基本特征（1）、彩色和
17、非彩色（白、灰、黑）（2）、光源色 表面色（3）明度（brightness）色调（hue）饱和度（saturation）颜色立体（Color solid）：纺锤体 P.298第33页，共60页，编辑于2022年，星期二2.颜色混合和混合定律颜色混合和混合定律颜色混合（或混色）（color mixture）两大法则：一是满足色光混合的加色法，二是符合颜料混合的减色法。第34页，共60页，编辑于2022年，星期二光谱中的色光混合光谱中的色光混合加色法加色法 红色+绿色=黄色红色+蓝色=紫色蓝色+绿色=青色红色+蓝色+绿色=白色第35页，共60页，编辑于2022年，星期二红色红色+绿色绿色=黄色黄色
18、第36页，共60页，编辑于2022年，星期二红色红色+蓝色蓝色=紫色紫色第37页，共60页，编辑于2022年，星期二蓝色蓝色+绿色绿色=青色青色第38页，共60页，编辑于2022年，星期二红色红色+蓝色蓝色+绿色绿色=白色白色第39页，共60页，编辑于2022年，星期二用用颜颜料、油漆等的混合配色料、油漆等的混合配色减色法减色法它与色光混合不一样。例如黄色颜料是从入射的白光中吸收蓝光而反射红光及绿光，而这两种光合在一起引起黄色的感觉。减色法减色法的三原色是黄、青、紫，它们是加色法三原色的补色。第40页，共60页，编辑于2022年，星期二黄色黄色=白色白色-蓝色蓝色紫色紫色=白色白色-绿色绿色青
19、色青色=白色白色-红色红色黄色黄色+青色青色=白色白色-蓝色蓝色-红色红色=绿色绿色黄色黄色+紫色紫色=白色白色-蓝色蓝色-绿色绿色=红色红色紫色紫色+青色青色=白色白色-绿色绿色-红色红色=蓝色蓝色 黄色黄色+紫色紫色+青色青色=白色白色-蓝色蓝色-绿色绿色-红色红色黑色黑色第41页，共60页，编辑于2022年，星期二混色定律混色定律（1 1）补色律：）补色律：是指每一种颜色都有另一种与它相混合而产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。（2 2）居）居间间律：律：是指混合色圈上两个非互补的颜色产生介于这两种颜色之间的中间色。（3 3）代替律：）代替律：混合色的颜色混合不随被混合的颜色的光谱的光
20、谱成分而转移。可以彼此相互代替。AB CD 则 ACBD第42页，共60页，编辑于2022年，星期二混色定律混色定律（1 1）补色律：）补色律：是指每一种颜色都有另一种与它相混合而产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。（2 2）居）居间间律：律：是指混合色圈上两个非互补的颜色产生介于这两种颜色之间的中间色。（3 3）代替律：）代替律：混合色的颜色混合不随被混合的颜色的光谱的光谱成分而转移。可以彼此相互代替。AB CD 则 ACBD第43页，共60页，编辑于2022年，星期二 3、视网膜的颜色区、视网膜的颜色区 中央凹视觉：近似2度的直径最清晰感觉 边缘视觉：中央视觉周围能获得模糊的视觉 颜色区
21、：绿色红色黄色和蓝色 浦肯野现象浦肯野现象（Purkinje phenomenon）：P306 在白天，黄绿色的物体显得最亮，而在黄昏时，蓝绿色显得亮，红色不明显。（这种现象只有在光照射视网膜边缘时才能出现。）第44页，共60页，编辑于2022年，星期二4、颜色视觉现象（1）颜色对比：相邻区域不同颜色的相互影响 同时对比同时对比：同时作用于视网膜的相邻区域 继时对比继时对比：相继作用于视网膜的同一区域 亮度对比亮度对比：同颜色不同背景亮度不同 色调对比色调对比：同颜色不同背景色调不同 饱和度对比饱和度对比：不同背景饱和度不同第45页，共60页，编辑于2022年，星期二注视黄色背景上的一小块灰色
22、纸片几分钟，你就会感觉到灰色的纸片呈蓝色；同理，在绿色背景上灰色纸片会呈红色，这是同时对比现象。第46页，共60页，编辑于2022年，星期二若在灰色背景上放一块颜色纸片，注视短时间后再撤走纸片；或先注视颜色纸片，再插入灰色背景，你就会在背景上看到原来颜色的补色。这是继时对比（或连续对比）。第47页，共60页，编辑于2022年，星期二第48页，共60页，编辑于2022年，星期二第49页，共60页，编辑于2022年，星期二（2）颜色适应）颜色适应在黑暗中经过较长的时间，视网膜的感受性会发生变化，这是一种适应现象。注视一个红色纸片半分钟，然后注视灰色背景，色觉会发生逆转，这就是一种适应。第50页，共
23、60页，编辑于2022年，星期二第51页，共60页，编辑于2022年，星期二第52页，共60页，编辑于2022年，星期二（3）色觉异常 色弱：感受性低 部分色盲：常见为红绿色盲 全色盲：无色调分别能力第53页，共60页，编辑于2022年，星期二6.颜色常性颜色常性人眼对物体颜色的感知，在外界条件变化的时候，仍能保持相对不变，表现出颜色常性。测量：布伦斯维克比率K（RS）/（AS）邵勒斯比率（lgRlgS）/（lgAlgS）A：标准刺激的反射率 S：按标准刺激计算的配对反射率 R：实际匹配的反射率第54页，共60页，编辑于2022年，星期二7、麦考勒（、麦考勒（McCollough）效应）效应定
24、义：指受测验图形条纹方向决定的颜色互补效应，是一种随方向而变的颜色后效。如：螺旋后效第55页，共60页，编辑于2022年，星期二二、颜色的标定二、颜色的标定（一）色温：用黑体加热到不同温度所发出的不同光色来表达一个光源的颜色；黑体：指在辐射作用下既不反射也不透射而全部吸收的物体。（二）标准色度系统（二）标准色度系统 1、CIE色度图（国际照明委员会）色度（chromaticness）是用三原色匹配可见光谱中各波长而产生某种颜色时的三原色比例系数。方程：（C）r（R）g（G）b（B）C：一种特定的颜色 R、G、B：红、绿、蓝三原色 r、g、b：每种原色的比例系数 ：匹配，视觉上颜色相等第56页，
25、共60页，编辑于2022年，星期二因为三原色的总量必须与被表示的颜色相等：rR/（RGB）gG/（RGB）bB/（RGB）rgb1P.317色度图2、实例计算：（1）求主波长 （2）纯度（饱和度）第57页，共60页，编辑于2022年，星期二（三）孟塞尔颜色系统（Munsell color system）以色调、明度、饱和度的测量标度来标色，分别对应于主波长、明度和强度（或纯度）HV/C色调明度值/饱和度 第58页，共60页，编辑于2022年，星期二第四节 颜色的心理效应色调的冷暖感、情感、环境心理效应明度和谐、明度对比的心理效应饱和度的心理效应色彩爱好第59页，共60页，编辑于2022年，星期二本章的重点实验明度阈限实验闪光融合频率实验颜色混合实验分析实验中的自变量、因变量及额外变量是如何控制的。第60页，共60页，编辑于2022年，星期二