实验心理学视觉实验课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验心理学视觉实验,实验心理学视觉实验,1.1 视觉的适宜刺激,可见光谱,光与视觉：能引起视觉刺激的电磁波，就是光。可见光的波长大约为,380 760,纳米。只占整个电磁波范围的,1/70,。,2,1.1 视觉的适宜刺激可见光谱2,光的种类,根据来源,自然光，如日光及日光的反射光；,人造光，灯光，烛光等由人造光源产生的光。,根据成分：,单色光，由单一波长组成的光；,复合光，由两种以上波长组成的光波组成的光。,3,光的种类根据来源3,单色光的获得途径,三棱镜分解（分离，选其一）；,滤光片过滤（玻璃片或塑料片，吸收一部分，透过一部分）；,单色仪；应用有色表面的反射。,4,单色光的获得途径三棱镜分解（分离，选其一）；4,单色光的度量：SIE单位制（国际单位制）,1,光通量（）：光源在单位时间内向各个方向发出的光能量。,单位：流明（,lm,），光强度为,1,烛光的点光源在单位立体角度发射的光通量。,2,光强度（,I,）：光源在给定的方向上，在单位立体角中发射的光通量。,单位：坎德拉（,cd,），指燃烧某种特定规格的蜡烛（黑体）后产生的光强度。,1,坎德拉表示在单位立体角内辐射出,1,流明的光通亮。,5,单色光的度量：SIE单位制（国际单位制）1光通量（）：光,单色光的度量：SIE单位制（国际单位制）,3,光照度（,E,）：光源照射到单位面积上的光通量。,计算公式为：,E=/A,（为光通量，,A,是表面积）。,单位：勒克司（,lx,），表示,1,流明的光通量均匀分布在,1,米,2,表面上所产生的光照。,4,光亮度（,L,）：指一个发光表面的明亮程度，也即从一个表面反射出来的光亮。亮度与照度的关系为：,L=E,（,L,为亮度，,为反射系数，,E,为照度）,单位：尼特，是指光强度为,1,坎德拉的光均匀分布在,1,米,2,表面上产生的明亮程度。,反射系数（,）：指某表面反射的流明数与入射到该表面的流明数之比。公式为：,=,某表面的反射的流明数,/,入射到某表面的流明数,6,单色光的度量：SIE单位制（国际单位制）3光照度（E）：光,光强度（,I,）：光源在给定的方向上，在单位立体角中发射的光通量,光照度（,E,）：光源照射到单位面积上的光通量,光亮度（,L,）：指一个发光表面的明亮程度，也即从一个表面反射出来的光亮,光通量（）：光源在单位时间内向各个方向发出的光能量,C,：光源的烛光数,L,：亮度,R,：反射系数,E,：照度,D,：光源到屏幕的距离,光强度（I）：光源在给定的方向上，在单位立体角中发射的光通量,研究举例,电子显示器设计中屏幕背景亮度与对比度对视觉作业绩效的影响,三种背景光强：,20cd/m2,30cd/m2,40cd/m2,；,七种对比度：,3:1,5:1,7:1,9:1,11:1,13:1,15:1,。,要求被试在规定时间内搜寻由,26,个字母随机组合的字符中的特定字母,并要求被试在实验后对各种变量条件的字符显示质量作出主观评价。,结果：背景亮度不同，最佳对比度也不同；低端对比度作业绩效随背景亮度增大而提高；高端对比度绩效随屏幕背景亮度增大而降低。,8,研究举例电子显示器设计中屏幕背景亮度与对比度对视觉作业绩效,测量工具光度计,测量发光强度、光通量、照度、与亮度的仪器通称为光度计。,基本装置：一切光度计都利用人的视觉或光电管来比较一个已知的“标准光源”和“未知的待测光源”。图中,S,1,为标准光源,其发光强度为,I,1,，待测光源为,S,2,，其发光强度为,I,2,，在,S,1,和,S,2,之间有一视屏，,r,1,和,r,2,分别为标准光源和未知光源距视屏的距离。,9,测量工具光度计测量发光强度、光通量、照度、与亮度的仪器通,测定方法,变化标准光源的距离（,r,1,），使之与未知光源做视觉匹配，在眼睛觉得视野两侧的亮度看来相等时即停止移动。根据照度第一定律：照度是同光源的发光强度成正比，同被照射面到光源的距离的平方成反比。,E,1,=I,1,/r,1,2,，,E,2,=I,2,/r,2,2,；根据视觉匹配：,E,1,=E,2,即：,I,1,/r,1,2,=I,2,/r,2,2,若标准光的强度不变，标准光与视屏的距离固定不变，,I,1,/r,1,2,=K,（常数），则,I,2,=K r,2,2,，这样就可计算出待测光源的强度。,10,测定方法变化标准光源的距离（r1），使之与未知光源做视觉匹配,1.2 视觉系统,眼睛的结构,角膜、房水、虹膜、晶状体、玻璃体、视网膜；视网膜上视椎细胞与视杆细胞有不同特点和功能。视杆细胞对光的敏感性比视锥细胞强约,500,倍；但视锥细胞有分辨颜色的特性，而视杆细胞没有。,视神经通路与大脑,三处重要的信息加工站：上丘、外侧膝状体体和视皮层。,11,1.2 视觉系统眼睛的结构11,12,思考：导致失明的原因有哪些？,12思考：导致失明的原因有哪些？,视觉恢复技术,用微型芯片代替失效的视杆和视锥细胞的功能，通过电刺激模式实现视觉信息的传输。,Liu Weitai(2001),研制出一种多单元人造视网膜芯片集,(MARC),。还可以用微型摄像机从环境中捕捉图像信息。试验结果表明，病人采用该系统后可辨别一些简单的图像和形状。,13,视觉恢复技术用微型芯片代替失效的视杆和视锥细胞的功能，通过电,1.3 几种重要的视觉实验研究,颜色混合,暗适应,视敏度,视觉后像,14,1.3 几种重要的视觉实验研究颜色混合14,1.3.1 颜色混合,实际用途：印染、印刷业、纺织业色度的选择；交通运输业各种信号灯；钢铁冶炼的程度与特定的颜色相对应；电影、彩电的颜色配制。,15,1.3.1 颜色混合实际用途：印染、印刷业、纺织业色度,颜色特性,三种特性共同决定颜色感觉,明度：,指明亮程度（,brightness,），与光强度和反射系数成正比关系。,色调：,由物体表面反射的光线中什么波长占优势所决定。,饱和度：,指同一种色调的两种颜色，哪种含颜色较多或较少，它决定于物体所发射出来的光线中规定其色调的波长占多少优势。,16,颜色特性三种特性共同决定颜色感觉16,光源的喜爱指数,什么样的色光照什么样的物体时可以获得最佳视觉心理效果。,如，生活、学校、办公照明，柔白荧光灯，视觉效果最好,城市色调,17,光源的喜爱指数什么样的色光照什么样的物体时可以获得最佳视觉心,颜色混合的方法,色光混合（加法原则）,颜料混合（减法原则）,18,颜色混合的方法色光混合（加法原则）18,色光混合,波长决定色调，但每一种色调并不只和一定的波长有联系。,520nm,产生绿色，,510,和,530nm,光线的混合也可得到绿色。而且绿色还可以从其他大量的混合光线中得到。,19,色光混合波长决定色调，但每一种色调并不只和一定的波长有联系,色光混合,色光混合的三原色：红、绿、蓝,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,补色：两光相混成白色的光，为互补色。,无所谓是否基色。,色光混合的特点,相混合的各色光的能量值的相加等于被混合色光能量的值，由于被混合的色光的能量增加，因而其明度是增加的。,20,色光混合色光混合的三原色：红、绿、蓝20,21,21,22,色光混合,22色光混合,色光混合定律,补色律：每一种颜色都有另一种同它相混合而产生白色或灰色的颜色。这两种颜色就称为互补色。若,A+B=,白或灰 则,A,、,B,互补。,两种颜色成为互补色的条件是：两者波长的差别都要足够大。,中间色律：混合两种非互补色时便产生一种新的混合色或介乎两者之间的中间色。,如，红和绿按不同的比例可以产生橙色、黄色、黄绿色等介呼两者之间的中间色。根据此原理，可得到任意色。,代替率：混合色的颜色不随被混合的颜色的光谱成分而转移，不同颜色混合后产生的相同的颜色感觉，可以彼此互相代替。,可表示为：若 颜色,A=,颜色,B,颜色,C=,颜色,D,，则,A+C=B+D,还可表示为：若,A+B=C,且,x+y=B,，则,A+,（,x+y,）,=C,现代色度学原理：可以充分利用各种颜色混合，进行代数式的相加和相减得出所需要的各种颜色。,23,色光混合定律补色律：每一种颜色都有另一种同它相混合而产生白色,颜料混合,颜料、油漆等按不同的颜色混合得出的颜色与色光混合效果不同。,混合黄和蓝色的颜料得到的是绿色而不是白色。但是，如果把黄光和蓝光按一定比例一同投射到屏幕上，则可以得到白色，如果按其他比例可以得出黄色和蓝色，但永远不会出现绿色。,实质：颜料吸收了一定波长的光线以后所余的光线的组合。,如：黄色是颜料吸收了蓝光后，红光和绿光混合的结果。,颜料混合的三原色：青、紫、黄,黄色,=,白色,-,蓝色,紫色,=,白色,-,绿色,青色,=,白色,-,红色,黄色,+,紫色,=,白色,-,蓝色,-,绿色,=,红色,黄色,+,青色,=,白色,-,蓝色,-,红色,=,绿色,紫色,+,青色,=,白色,-,绿色,-,红色,=,蓝色,特点：混合后得到的颜色明度减小。,24,颜料混合颜料、油漆等按不同的颜色混合得出的颜色与色光混合效果,颜色方程,人眼可辩,10,万种不同的色调，亮度，饱和度的颜色物体。,语言,极困难 定量化,数字,按三色混合律，用适当的分量混合三个基色可形成任何颜色。因此，任何一种颜色的特性都可以用三基色的分量（也叫三刺激值）作出鉴定。若三基色的分量一适当的光度单位表示，就可以把这种匹配关系写成一个方程式。即颜色方程式：,KC=XR+YG+ZB,X,、,Y,、,Z,分别为三基色的分量。,K,为混合三色所产生的颜色分量。,C,是,CIE,标准光源。相当于中午阳光的光色。“,=”,是匹配的意思，即视觉上颜色相同。,只要测得,X,、,Y,、,Z,值的比例,x,、,y,、,z,（,x+y+z=1,），就可以进一步用色度坐标的色度图中明确定出它的颜色特性。,25,颜色方程人眼可辩 10万种不同的色调，亮度，饱和度的颜色物体,颜色的心理效应,色调的心理效应：,色调冷暖感：红、橙、黄；绿、蓝、紫,色调的情感：,feeling blue;in the pink;,rosy disposition;green with envy,色调的环境心理效应：,餐馆、家具,黄、红暖色调；,广告背景色与字体色的视观效果优劣等级：,黄黑；白绿；白红；白青；青白；白黑；黑黄；红白；绿白；黑白；黄红；红绿；绿红,26,颜色的心理效应色调的心理效应：26,明度的心理效应：,在各颜色中，黄色的明度最大，其互补色紫蓝色明度最暗；中间为绿、红、紫。,用黑白两色强调的中等明度，可以产生富于男子气的特质。,27,明度的心理效应：27,色彩的心理效应,在红色的环境中，人的脉搏会加快，血压有所升高，情绪兴奋冲动。而在蓝色环境中，脉搏会减缓，情绪也较沉静。,冷色与暖色除去给我们以温度上的不同感觉外，还会带来其它一些感受。比方说，暖色偏重，冷色偏轻；暖色有密度强的感觉，冷色有稀薄的感觉；冷色有退却的感觉，暖色有逼近感。,颜色引起的物质性的心理错觉，是艺术家或设计家最可利用的手段之一。有一个生动的例子：,1940,年，纽约的码头工人因搬运的弹药箱太重而举行罢工，一位颜色专家出了个主意，把弹药箱的颜色改漆为浅绿色，弹药箱的重量并未改变，但颜色使工人觉得它变轻了，罢工终于停止了！颜色提高了劳动效率。,28,色彩的心理效应在红色的环境中，人的脉搏会加快，血压有所升高，,色彩爱好的民族差异,色彩爱好的民族差异,1.3.2 暗适应,在低亮度环境中，视觉感受性缓慢提高的过程。,实验研究的意义,理论意义,可以揭示一些分析器适应过程，特别是引起感受性提高的适应过程的实质和规律；,生物学意义，使视网膜的适应功能可以保证极宽的光强范围内（,1010,倍）