實驗心理學鹽城師范學院88課件

實驗心理學鹽城師范學院YANCHENGTEACHERSUNIVERSITY全國高等師范院校第五章視覺實驗

第一節(jié)視覺研究中的各種變量

第二節(jié)視覺適應和視覺敏度

第三節(jié)閃爍融合頻率

第四節(jié)顏色視覺

第五節(jié)視覺研究中的典型測量方法及其特點

視覺的重要性視覺在人類的感知過程中擔負著重要的任務。人類接受的環(huán)境信息大部分是經視覺通道傳入大腦中，再作出反應的。在人類的感覺系統(tǒng)中，視覺明顯地占著主導地位。如果兩個彼此矛盾的信息，一個用視覺接受，另一個通過另一感覺器官接受，這時受試所反應的一定是視覺信息。照度單位最常用的照度單位是英尺燭光。1英尺燭光即在距離標準燭光一英尺遠的一平方英尺平面上接受的光亮。若以米為單位，照度用米燭光表示，即1米燭光是距離標準燭光一米遠的一平方米面積上的照度。1米燭光等于0.0929英尺燭光。亮度單位亮度也有幾種度量單位。以一支標準蠟燭當做光源，放在一個l公尺半徑的球體的中心位置。假設這個蠟燭會均勻發(fā)散它的全部光線，那么落在球體表面一平方公尺表面積的所有光量就是1個流明(Lumen)—亮度單位。實際應用中，流明這個單位較小，所以通常取其十倍的單位——毫朗伯(millilambert)來表示。比毫朗伯更大的單位是英尺朗伯(footlambert)，1毫朗伯等于0．929英尺朗伯。視覺細胞（1）視桿細胞和視錐細胞是眼睛的光感受細胞。人類的這兩類細胞中，視桿細胞的數(shù)目約為視錐細胞的18倍。在網膜的中心區(qū)域(視斑)，視錐細胞占主導地位。視斑的中心就是中央凹，在這面積只有一平方毫米的區(qū)域中聚集的全是視錐細胞。晶狀體將物象聚焦在中央凹上，產生最清晰的視覺投射，而此處視錐細胞與高級腦中樞一對一的神經聯(lián)系加速了視覺信息的傳導和整合。視覺細胞（3）據(jù)推測，在人的視網膜中有視錐細胞6.5一7百萬個，視桿細胞1.1—1.2億個，它們接受到的光信號通過約100萬根視神經纖維平行傳入視中樞。視神經纖維的集束處稱為視盤，光線射進這個區(qū)域不落在任何感光細胞上，不產生視覺機能，因此這個區(qū)域稱為“盲點”。視覺細胞（4）視桿細胞呈細長的圓柱形，在暗處看物體時起作用，檢測亮度信息。視錐細胞呈錐形，在亮處起作用，檢測亮度以及顏色信息。人的色覺能夠看到五彩繽紛的外部世界，一般人都能夠辨認出太陽光譜中的紅，橙、黃，綠、青，藍，紫7種顏色。實際上，在周圍的生活環(huán)境中能夠辨別出一萬三千多種深淺不同的顏色，這種能力要歸功于視錐細胞。現(xiàn)已證明，視網膜中確實存在三種具有感色機能的視錐細胞，包含三種光譜敏感性不同的視色素。自變量—標準刺激視覺實驗中作為標準刺激的自變量是多項目多維度的。在項目上實驗者可以選擇的刺激有：一系列亮度，可見光譜中各段的色光；在刺激維度上可以選擇的內容有：刺激的時間維度——一組具有不同頻率或不同長度時間的刺激；刺激的空間維度—一組等能光的面積或不同的觀視距離；在研究顏色視覺的現(xiàn)象時，可根據(jù)色光和顏色的組成成分對明度、色調、純度實施3維的操縱。但是作為標準刺激，研究者必須設法使這些刺激能保持精確的定量。

自變量—受試特點受試變量是指在某一方面受試者間彼此不同的持續(xù)性的特點。視敏度，辨色力是常見的個體特征。其他如年齡、機體狀態(tài)在視覺實驗中作為自變量都有獲得顯著意義的證據(jù)。自變量—暫時變量人為地變更受試的某些特征，例如令受試用單眼或遮住鼻側或顳側視野，也是視覺實驗中常用的自變量內容。這樣的自變量是一種暫時性變量。研究者確定自變量的范圍遠遠超過能夠論述的范圍。在具體實驗中，任何企圖選用單一純色光的設想往往都比較困難，視覺研究的特點決定它的刺激大都以復合形式存在，針對諸如此類的問題，研究者只能結合課題靈活應付。因變量（1）視覺實驗在如何定量因變量方面不如給自變量定量來得那么精細，在大多數(shù)情況下，實驗研究者記錄到的因變量值相對于嚴格定量的刺激量值而言，都是很粗糙的，有的甚至只是一些非量化的判斷反應。因此，研究者能否根據(jù)因變量推斷某種視覺現(xiàn)象發(fā)生的過程或特點，首先取決于為保證自變量和因變量之間的對應關系而采取的措施是否有效；其次涉及如何處理因變量的技術是否適用合理。因變量（3）但是不管用什么方式處理因變量，都必須先做好因變量的記錄工作。有時候要借助計量器械才能讀出受試的反應量，為了防止度量時產生偏差，記錄時就要注意操作技術。實驗者對記錄口頭報告的結果也要作出限定，一些限定有時候可以明確告訴受試用規(guī)定范圍內的詞匯報告自己的感覺經驗，有時候要防止暗示。控制變量（1）在心理實驗中，常常因為預定的自變量的變化與另一個已知的或潛在的自變量的變化伴隨發(fā)生，而造成兩個甚至兩個以上的自變量混淆。在視覺實驗中這樣的現(xiàn)象同樣可能發(fā)生。因此，必須時時注意控制變量避免自變量的混淆?？刂谱兞浚?）視覺變量中一個容易忽視的因素是確定刺激變量屬于哪類“連續(xù)體”。已經了解到亮光在感覺上是等級連續(xù)體(量的連續(xù)體)，而色光是非等級連續(xù)體(質的連續(xù)體)，實驗時應當注意采用不同的方法程序，否則實驗結果就會發(fā)生偏差。視覺現(xiàn)象視覺適應—般涉及“暗適應”和“明適應”，但新近的研究工作又指出：介于“暗適應”和“明適應”之間還存在另一類視覺現(xiàn)象—間視(MesopicVision)。暗適應（1）從光亮處進入暗處，人眼最初什么也看不見，需經過一段時間才逐漸適應，并區(qū)分周圍物體的輪廓。這種對低亮度環(huán)境的感受性緩慢增高的過程，稱為暗適應。如果用白光測定，我們會發(fā)現(xiàn)暗適應曲線由兩部分組成，表示人眼有兩套適應機制。如果用紅光照射中央凹檢查感光閾，只得到圖中上部的曲線，沒有下部的曲線，這是視錐細胞的暗適應，這個過程約5分鐘就基本完成。暗適應（2）人眼對白光經過7分鐘的適應以后出現(xiàn)進一步的感光閾降低，這是視桿細胞的暗適應，約20分鐘基本完成。視桿細胞的暗適應出現(xiàn)慢，但適應程度很高。關于暗適應機制的解釋，主要是化學反應學說。沃爾德(1944)用分光描記法確定視桿細胞中視紫紅質的化學變化過程是暗適應過程的機制。視紫紅質(Visualpurple)是一種化學感光物質，在曝光時便破壞褪色，在暗適應中又重新合成而恢復活性。暗適應（4）伴隨暗適應的還有瞳孔大小的變化。從明亮處進入黑暗處，在前10秒鐘瞳孔擴大到最大孔徑的2／3，達到完全擴大大約需要5分鐘。這個過程中，瞳孔的直徑由2毫米擴大到8毫米，進入眼球的光線增加10——20倍。暗適應（5）影響暗適應的因素主要與機體有關。例如，在視網膜的不同部位測試暗適應過程，反映出來的結果有所不同，缺乏維生素A會引起暗適應機制紊亂。另外，年齡也是影響暗適應的因素，以30歲為界，30歲后暗適應的感受性就逐漸降低?？死蚩路蜓芯空J為，人長期禁食缺少營養(yǎng)后，光感受性只達到正常狀態(tài)時的1／10～1／15。明適應（2）眼睛適應光強度變化的范圍很大，適應的亮度即刺激眼睛而不引起疼痛最強的光亮度。這個范圍約達到13個對數(shù)單位，大約要比最弱的絕對閾限的光強1萬億倍。在光適應過程中，眼睛首先通過調節(jié)瞳孔大小來適應光線刺激的強弱變化。光量增加，瞳孔在3～4秒鐘內就能迅速縮小以保護網膜，免使過強光線對它的損傷。與此同時，視桿細胞作用轉到視錐細胞作用。明適應（3）瞳孔的放大和縮小是有限的，但是這種調節(jié)尤如第一道關口，它的大小根據(jù)進入眼睛的光線強度變化。僅僅憑借縮小了的瞳孔還無法適應高強度的光。研究者發(fā)現(xiàn)在視網膜的外層還有許多黑色顆粒，它們是一些具有保護作用的物質，能減少直接作用于感光細胞的光能量。間視間視是介于暗視和明視之間的一個視覺階段。研究者一般認為，當光亮達到10-3燭光/平方米以上時，視錐細胞便被激發(fā)，這便是間視的表現(xiàn)。間視的上限是視桿細胞的飽和，它隨著視野的大小而改變，但還不能真正地確定下來。現(xiàn)在的研究已經證明，間視階段是視錐細胞和視桿細胞相互作用的階段，但決不是兩種細胞簡單混合的結果。

視敏度視敏度是指分辨物體細節(jié)和輪廓的能力，是人眼正確分辨物體的最小維度。它通常是以找出兩物體之間的最小間隔來表示，它受到物體的網膜映象、照明等因素的制約。視角和網膜映像對象和眼睛所形成的張角，叫做視角。視角的大小決定映象在視網膜上投射的大小。計算視角時，可以把物體大小AB近似作為圓周的弧，把從節(jié)點至物體的距離Bn作為圓周的半徑，用下面簡便的方法計算。視敏度測定及其特征臨床上用視力表測定視敏度的方法，是以視角的倒數(shù)來表達的，其公式為：V(視敏度)=1/α（視角）但是，檢查視敏度的方法并非只有視力表一種。視力表（1）臨床上用的視力表屬于認知類測試，通常以5米為標準的觀視距離。認知類測試的“C”視標是國際通用的視標，稱為“藍道環(huán)”視標(Landoltring)。它的規(guī)格標準是：黑線條寬度為直徑的1／5，環(huán)的開口也是直徑的1／5，即等于線條寬度。視力表（2）我國目前采用“E”型視標來檢查視敏度，它的黑線條寬度和空白區(qū)寬度也是全字的1／5。當視標“C”的直徑為7.5mm時，環(huán)的開口是1.5mm。在5米距離處，受試如能指出缺口方向，他的視敏度就定為0.1，這時視角約等于1分。1分視角時的網膜映象約等于0.004毫米，這個數(shù)字接近于單個視錐細胞的直徑。臨床上認為0.1的視敏度是正常的。有的國家規(guī)定視敏度為0.05就是“法定盲人”。視敏度與照度的關系（1）視敏度與照度有著一種函數(shù)關系，視敏度隨著不同照明強度發(fā)生變化。這種函數(shù)關系主要表現(xiàn)為視角越大，要求照度越低；視角越小，要求照度越高。因此，作為臨床檢查的手段，制定標準的照明度是必要的。運用“E”型或“C”型視標檢查視力，照明的強度應當接近150勒克斯(Lux)。視敏度與照度的關系（2）解釋照明強度提高會使視敏度水平提高的現(xiàn)象有兩種理論。一種理論認為，照明強度增強能激發(fā)越來越多的視錐細胞投入活動；另一種理論認為，照明越強，光量子越多，能激發(fā)更多的感受細胞活動。對比度、背景亮度與辨認時間有著明顯的關系?？臻g因素也影響視敏度對曝光時間的依賴性，刺激物的面積(A)大小顯然起著作用，因此必須從亮度、面積、曝光時間三因素來認識視敏度所需的能量閾限。影響視敏度的因素（1）距離對視敏度的影響呈現(xiàn)一種反比關系，即距離增加視敏度下降。亮度對視敏度的影響是正比關系，亮度增加，視敏度提高。由于亮度變化范圍很廣，這種關系一般用對數(shù)來表達，但是亮度達到一定程度時，視敏度亦趨于穩(wěn)定。對比度對視敏度的影響也是一種正比關系，即當目標與背景的對比度增加，視敏度上升，反之則下降。影響視敏度的因素（2）暗適應時眼睛的視敏度不如明適應時的視敏度高，這是因為視桿細胞和視錐細胞功能作用的結果。影響視敏度的因素（3）在明適應條件下，突然的強光刺激會暫時降低視敏度。這種現(xiàn)象稱為閃光盲。閃光盲持續(xù)時間的長短與閃光強度、暴光時間、照射的網膜部位、目標大小、瞳孔和眼的適應狀態(tài)都有關系。閃光盲也許是視覺功能的保護性抑制。閃光融合頻率的概念閃光融合頻率是人眼對閃爍光產生融合感覺的頻率，通常用頻率的臨界值來表達，所以又稱為“閃光臨界融合頻率”（CriticalFlickerFrequency）,簡稱為CFF。閃光融合頻率是人眼對光刺激時間分辨能力的指標，是物理刺激與生理機能相互作用的結果，是受刺激的時空因素以及機體狀態(tài)制約的感覺過程。刺激的時間特征（1）會攝影的人都知道，曝光時間的長短與光線強弱有關。如果掌握了這一原理，不僅能拍到好的照片，而且不知不覺地在運用一個基本定律：本生一羅斯科定律。這個定律是光的強度(I)和時間(T)的乘積決定它的效果。記作；IXT＝C刺激的時間特征（2）如，由于某種原因刺激強度減弱了，只要增加刺激持續(xù)時間，閾限水平仍能維持，然而刺激強度減弱到閾下水平，即使刺激時間再增加也無濟于事。這時這一定律不再起作用，否則，這就意味著只要刺激時間足夠，人眼對無窮小的刺激也能探察出來了。這是與實際情況相違背的。根據(jù)這個道理，馬嘎利亞等人提出了“臨界時間”的概念。刺激的空間特征（1）網膜受刺激區(qū)域的大小與刺激強度之間也有乘積關系。例如，有兩塊面積大小不同但亮度相同的物體，看起來小的那塊就不如大的那塊明亮。這顯然是由于入射光亮在大面積時多些，導致感覺上產生變化。這種關系首先是由里科表述的，其公式是IXA＝C(A＝面積，C=常數(shù))稱作里科定律。里科定律認為，網膜受刺激面積(A)越大，閾限(C)所要求的強度（I）則越小。里科定律適用于解釋受刺激的網膜范圍較小時，網膜受刺激區(qū)域大小與刺激強度之間的關系。刺激的空間特征（2）對于網膜受刺激范圍和刺激強度之間的關系，最好用佩珀定律(PiperLaw)來說明。佩珀定律認為，網膜受刺激的范圍大小與刺激強度的關系可以用公式：IXA的算術平方根=C來表示。它說明，當強度減弱一半，受刺激的范圍必須增大四倍。一般說來，里科定律最適于說明中央凹受刺激時的情況，而佩珀定律則最適合于說明網膜外圍受刺激時的情況。閃爍臨界融合頻率(CFF)刺激的時間和強度之間的關系并不局限于刺激僅呈現(xiàn)一次的情況下，眼對于一段時間內不同的強度也會作出反應，在某種刺激強度和持續(xù)的情況下，閃光被感覺為連續(xù)光。CFF的特征有規(guī)律的斷續(xù)的光是有周期的，一個周期包括一個亮的和一個暗的時相。頻率用每秒周數(shù)計量。頻率低時，觀察者看到一系列的閃光，頻率逐漸增加，變?yōu)榇珠W、細閃，直到連續(xù)。閃光產生融合感覺的周期時應當滿足網膜電流活動所持續(xù)的時間。如果在第一次閃光的100毫秒之后，接著發(fā)出第二個閃光，感受器對第二次閃光的反應，必然落在第一次閃光反應的延續(xù)期內，如此連續(xù)進行，人們感覺到的光是連續(xù)的。n＝algI+b不同的人的CFF的差異相當大，常說的標準每秒30—55次，是在忽略許多因素后提出的。CFF的值主要受閃光強度的影響，特別是刺激強度的影響。在刺激波長的范圍很廣時，CFF直接與刺激強度的對數(shù)成比例。n＝algI+b，其中n是臨界頻率，單位是周／秒，I是光的強度，a、b是兩個參數(shù)，因人、因時而定，因此n的數(shù)值也因人、因條件而異。這個公式叫做費瑞——帕特定律(Ferry—porterLaw)它和韋伯一費希納定律是一種形式，這個公式只適合于中等強度。塔爾博特—普拉多定律CFF現(xiàn)象一旦建立，它的強度在感覺上似乎比非間斷的光源弱，而事實上達到CFF的閃光明度的強度卻與穩(wěn)定光的強度相同。這種有趣的關系稱為塔爾博特—普拉多定律。它表示一個閃光“亮”了一半時間，在強度上與連續(xù)“亮”的光相等，但明度只有一半。CFF現(xiàn)象的意義要不是存在CFF現(xiàn)象的話，看到的電影映象也許只是一些閃光。電影正常畫面以每秒24幅放映。這個頻率對許多人而言，遠達不到臨界頻率，為了避免閃光，就得使通過一幅畫面的光中斷兩三次。這樣，雖然每秒僅放映24幅畫面，但人眼受到的刺激速率卻是每秒48次或72次的閃光，這樣的速率足以消除閃光。影響CFF的因素（1）事實表明刺激強度是影響CFF的最主要因素。在低亮度時，融合頻率可低到5～10周／秒；而在高亮度時，臨界融合頻率可以達到45—60周／秒。影響CFF的因素（2）刺激的時間特性也會對CFF產生明顯影響。它主要取決于亮和暗時相的時間比例。一般說來，亮的時相長，由于時間的累積，它的有效強度也就更為增高；如果暗的時相長，網膜的恢復越完全，所以達到CFF的頻率也低。影響CFF的因素（3）融合頻率也隨閃光照耀區(qū)域的面積的擴大而增加。1930年，格拉涅和哈帕認為這種關系如同強度提高會增加CFF一樣，具有對數(shù)關系：n=ClogA+d，A代表面積，C和d是兩個參數(shù)。格拉涅用四個小點同時閃亮，測定出融合頻率，再測一點閃亮時的頻率。結果四點比一點的融合頻率要高。影響CFF的因素（4）由于視網膜中視錐視桿細胞有著特定的分布結構，所以在網膜不同部位閃光作用的感受器不同，CFF也必然不同。格拉涅和哈帕用一個顏色混合盤在中央凹部位調到融合頻率，然后把眼睛稍稍移向一邊，這時原來融合的頻率在網膜邊緣視覺下又顯現(xiàn)閃爍了。結果揭示了在中央凹融合頻率最高，視錐比視桿有更高的融合頻率感受性的事實。CFF隨年齡增長而衰退，55歲以上閃光融合頻率相對較低。視覺疲勞也會使CFF降低。顏色系列（1）顏色是物體的一種屬性，是由于光投射到物體，根據(jù)物質的性質，反射出沒有被吸收的光的特性，并作用于我們的視覺引起感覺的結果。顏色集合一般可分為二個子集：非彩色和彩色。非彩色是指從黑色一白色，由深淺不同的灰色排成的系列，這個系列的梯度可以用一條垂直線表示。非彩色系列是無色系列，基本特征主要是明度。

顏色系列（2）非彩色系列各梯度色沒有絕對的純度指標，系列中各梯度色的非彩色反射率代表物體的明度，反射率越高越接近白色，反射率越低，則越接近黑色。一般地說，白色表面的反射率達80％左右，而黑色表面的反射率小于10％。人眼對于無色系列明度的感覺，主要根據(jù)“視覺機制的二重作用”原理，即是視錐視桿細胞特異敏感性反應的反映。有色系列視覺感受一種顏色取決于三個基本特性，即明度、色調和飽和度。任何一種顏色都是三者總效果的結果，其中色調是最重要的特性。在物體反射的光線中，占優(yōu)勢的光波波長決定顏色感覺，這是最本質的顏色屬性。顏色的飽和度是指一個顏色的純潔性，它取決于表面反射光波波長范圍的大小，即光波的“純度”。光譜上的各種顏色是最飽和的顏色。顏色混合和混色定律顏色混合涉及兩大法則，一是滿足色光混合的加色法，二是符合顏料混合的減色法。導致這兩種混合方向相反的原因主要是由于材料的物理屬性不同。色光混合的加色法（1）光譜中的色光混合是一種加色法，加色法的原色是紅，綠，藍，它們分屬于可見光譜的兩端和中部。用三架幻燈機同時投射這三色光并使之重疊在一起時，看到的是白色光。但除非是在實驗室里，一般情況下產生白色光的色光并不是純粹的三原色。事實上，見到的許多顏色大都是不同光波混合的結果，所謂同色異譜的現(xiàn)象說的就是這個道理。色光混合的加色法（2）人眼不是非常精細的感覺器官。例如，當面對一個波長是570毫微米的黃色光，同時又將650毫微米的紅光和530毫微米的綠光按一定比例合成另一個黃光，人眼是感覺不出這兩種黃光有什么差別的。光譜中的每一種色光，都有另一種按一定比例與它混合得到一種白色光的色光，它們都能在色調環(huán)和色三角上找到大致關系，這種關系構成了補色對。色光混合的加色法（3）三原色相加：紅+綠+藍＝白色

中間色：紅+綠＝黃色，紅+藍＝紫色藍+綠＝青色，紅十黃＝橙色補色：黃+藍＝白色紅+青＝白色，紫+綠＝白色色光混合的特點是，相混合的各色光的能量值相加，等于被混合色光能量的值，被混合色光的能量增加，其明度也有所增加。色光混合的加色法（4）將不同色光刺激同時作用于眼睛而形成色光混合稱為同時加色法；將兩種以上顏色刺激以40—50次/秒交替速度作用于眼睛時的色光混合稱為繼時加色法。補色律

如一種色光與另一種色光混合，彼此中和產生白色和灰色，那么這兩種色光稱為互補色。中間色律兩個非補色相混合產生一個新的混合色或中間色。在色環(huán)上用直線聯(lián)結兩種色光，從環(huán)中心通過直線中心點畫一延長線到外周，此外周點的位置便是這個顏色的色調?；旌仙纳{取決于兩顏色的相互比例，并更接似于比例大的顏色。中間色一般是光譜系列上比補色相距更近的—些顏色在混合時產生的。根據(jù)中間色律，只要確定三種基本顏色(如紅、綠、藍)，逐一將其中兩者進行一定比例的混合，即可得到光譜上的各種顏色。代替律即指不同顏色混合后，產生相同的顏色感覺，彼此可以互相代替。例如：顏色A=顏色B顏色C=顏色D則：A+C=B+D它表明：即使二種顏色的光譜成分是不一樣的，但只要在感覺上顏色相似，便可以互相取代而得到相同的視覺效果。這條定律是格拉斯曼建立的，是現(xiàn)代色度學的基礎。顏料混和的減色法顏料混和是減色混合，這是因為顏料的顏色是顏料吸收了一定波長的光線后所余下的光線的色調。例如，黃色顏料從入射的白光中吸收藍光而反射紅光及綠光，紅光和綠光結合引起黃色的感覺，等等。減色法公式表示白色—藍色＝黃色，白色—綠色=紫色白色—紅色=青色黃色+青色=白色一藍色一紅色＝綠色紫色+青色=白色一綠色一紅色＝藍色黃色+紫色=白色一藍色一綠色=紅色黃色+紫色+青色＝白色一藍色一綠色一紅色=黑色減色法的結果相減混色后得出的顏色的明度降低了，這一點與色光相加混合的結果相反，但是從光的吸收和反射的性質來看，加色法和減色法的規(guī)律基本相同。紫色顏料是因為吸收了綠光反射藍光和紅光的緣故，這時紫色和綠色就是互補色。同理，紅色的補色是青色，藍色的補色是黃色。雙重減色過程減色法的三原色：黃、品紅、青是相加三原色紅、綠、藍的補色。減色混合得到的顏色的反射率較低。例如黃色顏料主要反射光譜上黃色一帶的光譜頻率，同時兼帶反射附近少量綠色，而吸收藍色和其他顏色；藍色顏料主要反射藍色一帶的光譜頻率，兼帶反射少量綠色，吸收黃色和其它各色，表現(xiàn)為減色特性。但是當把黃、藍色顏料混合起來時，二者只有綠色反射特性是一致的，其它顏色都被吸收了，所以混合的結果呈現(xiàn)綠色，同時明度也降低了。顏色視野和光譜敏感性人眼注視景物，大約有近似20的直徑范圍能獲得最清晰的感覺，稱為中央視覺；在中央視覺周圍的區(qū)域只能獲得模糊的視覺景象，這是邊緣視覺。正常人雙眼同時注視一景物時，視野大約有1200左右是重疊的，雙眼視野比單眼視野的范圍要大。正常人的視野大約每只眼睛上下達1350～1400，左右達1500～1600左右。視野范圍有色視野與無色視野的范圍是不同的。有色視野中不同的顏色所占的范圍也不同。在同一光亮條件下，白色視野的范圍最大，其次為黃藍色，再次為紅色，綠色視野最小。視網膜不同部位的顏色視網膜中央區(qū)能分辨各種顏色。由中央區(qū)向外周部分過渡，顏色的分辨能力減弱，人眼感覺到顏色的飽和度降低，最后直到色覺消失。樸金耶現(xiàn)象在明亮處，等能光譜最亮部分在556毫微米(黃綠光帶)處。隨著環(huán)境亮度的逐步降低，光譜最亮部分向左移，最亮部分為510毫微米(藍綠光)處，而原來紅色部分則看不見了。所以在白天，黃綠色物體顯得最亮，而在黃昏時，藍綠色顯得較亮，紅色不明顯。這種現(xiàn)象稱為樸金耶位移，只有當光照射視網膜邊緣部分時才出現(xiàn)。中央視覺有辨色的能力，邊緣視覺不能辨色。樸金耶現(xiàn)象是在光線轉暗時，色覺由視錐向視桿轉移的結果顏色視覺的理論歷史上關于色覺機制的理論種類較多，但是真正有說服力的卻很少。公認有價值的色覺理論有兩個，一是楊格一赫爾姆霍茨的三色說，另一個是赫林的四色說，不過現(xiàn)代的一些資料證明，統(tǒng)一這兩種學說更有利于認識色覺機制的本質。楊格—赫爾姆霍茨的三色說楊格是英國物理學家，三色假說首先是他在1801午提出，后由赫爾姆霍茲加以修改成型。三色說假定在視網膜中存在三種基本色覺，即紅、綠和藍，與此相對應有三種視錐細胞，含有三種不同的感光化學物質。其中每一種感光化學物質的分解，刺激不同的神經纖維，它們的神經沖動傳到視皮層的不同神經細胞系統(tǒng)。當3種視錐細胞接受同等強度的刺激時，形成白色感覺。一切其他的色覺都可以由這三種感受器受到不同比例的合并刺激所形成的。三色說的發(fā)展近20年來，一些學者采用眼底反射分光光度法、顯微分光光度法和單細胞電生理學方法等，已證明在視網膜中確實存在三種不同光譜敏感性的視色素，這些視色素分別吸收某些波長的光而反射另一些波長的光。赫林四色說（1）四色說是赫林(Herling)于1870年提出的。他接受顏色是成對、互補或對抗活動的觀點，假設視網膜中有三對視素：紅一綠視素、黃一藍視素，白一黑視素。這三對視素的代謝作用給出四種顏色感覺和黑白感覺。由于兩對視色素是對抗且互補的，所以四色說又稱“頡頏說”。赫林四色說（2）每對視素的代謝作用包括分解和合成兩種對立過程，三對物質在分解時分別產生白、黃、紅感覺，而在合成時產生黑、藍、綠感覺。赫林的學說到本世紀60年代也得到生理學研究的支持，這些證據(jù)主要來自非人類視覺機制的研究工作。赫林四色說（3）研究者終于從靈長類動物的視神經通路中分解出滿足赫林學說的三種反應：光反應(L)、紅綠反應(R—G)和黃藍反應(Y—B)。色覺階段說階段說認為：①第一階段在視網膜水平。光被三種細胞感受，是一種三色機制。②第二階段，視覺的顏色信息在這里被編碼后向中樞傳導時變成四色機制，即一個亮度信號，兩對色差信號(紅一綠，黃一藍)，滿足四色說。③第三階段在大腦皮層的視覺中樞，在此形成顏色的辨認。按照色覺三階段的特點，可以分別稱名各階段：第一階段：感色階段；第二階段：編碼階段；第三階段：辨色階段。顏色視覺現(xiàn)象（1）顏色對比是視野中某一顏色的感覺受鄰近其它顏色影響發(fā)生變化的現(xiàn)象，是不同顏色區(qū)域相互影響的結果。顏色對比在方式上有“同時對比”和“繼時對比”之分。如，注視黃色背景上的一小塊灰色紙片幾分鐘，就會感覺到灰色紙呈現(xiàn)藍色；在綠色背景上灰紙會呈現(xiàn)紅色，這是“同時對比”現(xiàn)象。如果在灰色背景上放一塊顏色片，注視一個短時間后再撤走紙片，或先注視顏色片，再插入灰色背景，就會在背景上看到原來顏色的補色，這是“繼時對比”。顏色視覺現(xiàn)象（2）同一種顏色在亮的背景上看起來不如在暗的背景上看起來亮些，這是明度對比現(xiàn)象。依照赫林的看法，明度對比是一個網膜區(qū)的活動引起鄰近區(qū)相反活動的結果。他仿用謝林敦“對比盤”證明，當黑白盤的轉速達到臨界融合頻率時，黑白明度對比效果就提高了。顏色視覺現(xiàn)象（3）顏色對比還隨面積大小在亮度和飽和度方面有所差別，當刺激面積小到難以區(qū)分不同顏色的界限時，就出現(xiàn)色融合現(xiàn)象，產生混色感覺。顏色視覺現(xiàn)象（4）視覺后像是光刺激停止作用后在腦中有所暫留的現(xiàn)象。視覺后像分為正后像和負后像。正后像是一種與外界的刺激相符合的感覺，負后像則相反。后像又可分黑白后像和顏色后像，如受試注視一小塊顏色片30秒鐘，撤走色片后，原來的顏色感覺要持續(xù)一個短時間，因為它在色調和明度上和原來的感覺相似，所以稱為正后像。正后像通常很快就讓位于負后像，負后像和原來感覺在明度上是相反的，在色調上是互補的。顏色適應（1）注視一個紅色塊半分鐘，然后注視灰色背景、色覺會發(fā)生逆轉，這也是一種適應，這就是人們熟悉的后像實驗。顏色適應（2）先看到的色光對后看到色光的影響叫做色適應。以每秒一次的黃色小閃光投射在注視點上，觀察者感覺到黃色閃光，接著讓觀察者注視紅色強光視野，待適應后再回頭看原來的黃色閃光。開始閃光變成了綠色，經過一段時間才逐漸增加了黃色的感覺成分，幾分鐘后才完全恢復黃色閃光感覺。這就是典型的色適應現(xiàn)象。麥克洛效應麥克洛(C．Mecollough，1965)首先把色適應與圖形方位結合在一起研究，他發(fā)現(xiàn)在讓眼睛交替適應藍色背景上的水平柵條和橙色背景上的垂直柵條之后，緊接著讓受試看無色背景上的同樣黑白柵條，受試者便把水平柵條看成橙色，而把垂直柵條看成藍色。

顏色常性人眼對物體顏色的感知，在外界條件變化的時候，仍然能保持相對不變，表現(xiàn)出顏色的恒常性。顏色常性的理論解釋有兩種主要解釋，赫爾姆霍茲認為這是一種“建立在無意識感覺上的理智判斷”，而赫林提出“顏色記憶”的概念。迄今為止兩種觀點中那一種更好還不知曉。自卡茨(A．Katz)于1911年把顏色常性問題引入心理實驗室，并集中研究照明變化對于常性知覺的影響以來，對顏色恒常性的研究前進了一大步。顏色恒常性的程度也可以用數(shù)量來表示了。顏色常性的計算布倫斯維克比率＝(R—S)／(A—S)R：被試所知覺的大小，S：根據(jù)視角計算的大小，A：實際大小。比率為0，說明沒有恒常性；比率為1，表示有完全的常性。1931年邵勒斯使用對數(shù)值進行計算。邵勒斯比率＝（lgR—lgS)／(lgA—lgS)色的心理效應（1）顏色不僅與人的視覺有關，而且可以影響人的情緒、行為和工作效率。實驗證明：在綠光的照明下，人的聽覺感受性會提高，而在紅光的照明下則聽覺感受性下降；在橙黃色的燈光照射下，手的握力比平常要大，而在紅光下握力增加得更多；在紅光照明下觀察物體大小比在藍光照明下觀察要大些。色光波長不同，色溫也會相應低些或高些。暖色調有黃、橙、紅等。青、藍、綠等以短波占優(yōu)勢，為冷色調，使人有清涼與寒冷的感覺。色的心理效應（2）顏色還可以給人以“輕”、“重”，“遠”、“近”感覺，甚至影響味覺。有人做過這樣的研究：將同樣的咖啡倒入形狀相同只是顏色不同的杯子，然后請人分別品嘗。結果大部分人認為，黃色杯子的咖啡淡，綠色杯子的咖啡帶酸味，紅色杯子的咖啡味道濃香。國外有些研究者專門研究用什么色光照射時，肉類、蔬菜水果等食物的顏色顯得最新鮮。結果用紅橙光照明肉類使人覺得新鮮紅潤，用藍綠光照明使人覺得已變質腐爛。色覺的應用商業(yè)廣告的顏色要避免同時使用互補色。實驗證明為取得良好的觀視效果，背景色和字體色的良好匹配的優(yōu)劣等級如下：1.黃色背景，黑字；2.白色背景，綠字；3.白色背景，紅字；4.白色背景，青字；5.青色背景，白字；6.白色背景，黑字；7.黑色背景，黃字；8.紅色背景，白字；9.綠色背景，白字；10.黑色背景，白字；11.黃色背景，紅字；12.紅色背景，綠字；13.綠色背景，紅字。孟塞爾系統(tǒng)1915年由美國出版的《孟塞爾顏色圖譜》，這個圖譜是從心理學出發(fā)自成體系的測色標準。經美國國家標準局和美國光學學會修訂后的《孟塞爾顏色圖譜》的最新版本包括兩套樣品。CIE色度系統(tǒng)現(xiàn)代色度學采用國際照明委員會所規(guī)定的一套原理、數(shù)據(jù)和公式來測量顏色，這套系統(tǒng)稱為CIE標準色度學系統(tǒng)。它是根據(jù)三原色原理，用紅、綠、藍三色按不同比例匹配表示任一顏色。顏色方程式顏色方程：(C)=r(R)+g(G)+b(B)其中(C)表示一種特定的顏色，(R)、(G)、(B)表示紅、綠、藍三原色，r、g、b是每種原色的比例系數(shù)，式中“=”是代表匹配意思，即視覺上顏色相等。因為三原色的總光量必須與被表示的顏色相等，所以r+g+b=1r=R/（R+G+B）g=GR/（R+G+B）b=B/（R+G+B）CIE色度圖（1）CIE色度圖以x、y對顏色定義。x色度坐標相當于紅原色的比例，y色度坐標相當于綠原色比例，沒有標出z色度坐標(藍原色)的比例，但根據(jù)x+y+z＝1可以推算出來。馬蹄形上的各點代表380毫微米(紫色)到780毫微米(紅色)之間所有單色光。馬蹄形上各波長的連線叫光譜軌跡，從紫端到紅端的連接直線是光譜上沒有的由紫到紅的顏色，而色三角內包括一切物理上能實現(xiàn)的顏色。CIE色度圖（2）三角形內的任何一種顏色，只要已知匹配的三刺激值就可以定出x、y的色度坐標，并能進一步確定該顏色的主波長（色調）和純度（飽和度），但要完全確定一種顏色還應該加上它的亮度值。圖中軌跡上的各點代表純光譜色(飽和度最大)。C點是光源，由三原色各1/3產生。任何顏色在圖中依其位置來表示它的特性。顏色的寬容度每一種顏色雖然在色度圖上占一點位置，對視覺來講，它實際是一個范圍，這個范圍內的變化在視覺上是等效的。這個人眼感覺不出的顏色變化的范圍叫做顏色的寬容度。測量明度差別閾的方法（1）測量明度差別閾限最簡便的方法是給受試一個小的圖形視野，并用一條細線平分視野形成兩個半圓視野。實驗者的任務是用光源、透鏡、濾色片等工具操縱兩個半圓視野中的光強度，要求受試報告在兩個半圓視野中那邊更亮些。在實驗的實際操作過程中，還有一些困難。測量明度差別閾的方法（2）例如，允許受試對兩個被照亮的半圓視野反復觀察同時比較，那么時間稍長，適應和后像等因素就會起干擾作用。如換一種方法，讓受試先注視視野中心，光源在視野上只照射一個短暫的時間(如1秒)情況也許好些，但是這里預先的視野又成了問題，如果它是暗的，受試就形成部分的暗適應。當然實驗者可以不管實際刺激的強度水平，把預先呈現(xiàn)的視野保持在一定強度上，可是這樣的解決辦法只能是就事論事，不能從根本上解決問題。測量明度差別閾的方法（3）格累漢和堪普用同樣的強度照明兩個半視野，讓受試注視視野中心。當受試準備好以后，實驗者扭開一個快門，使另一附加的閃光照到某一邊的視野上，然后請受試報告。附加的閃光每次出現(xiàn)時都可變化強度和時間。實驗者根據(jù)受試的報告決定他的差別閾限。測量明度差別閾的方法（4）如果假設兩個半視野的預照明強度為適應強度，那么把這些材料稍作處理，即可得到一系列合理的I*T和T的曲線。這些事實表明：在任何情況下，刺激過程都依賴于在臨界時間內一定數(shù)量的感光物質的分解，所需要的光量(IXT)即依賴于適應水平，也依賴于有效的感光物質的數(shù)量。測量適應方法（1）適應過程可以用測定刺激閾限的方法來研究，佩珀實驗：實驗在暗室中進行，在距受試1英尺遠的位置上從后面照明呈現(xiàn)4英寸見方的視野。測量前先讓受試在室外光適應15分鐘，進實驗室立即測定受試的閾限。隨著受試暗適應水平不斷提高，主試使視野上的照明刺激逐步降低，控制在受試剛剛看到它為止。這一過程通常需要40～60分鐘，才能使得受試的暗視閾限相對穩(wěn)定。用這種方法獲得的閾限大約只是受試初進暗室時閾限的1／3500。測量適應方法（2）人眼在極端黑暗中比在極端亮光下的感受性要高一百萬倍，這是研究者在1931年用快速方法測定閾限的結果。此方法是先讓受試在一定時間內注視一個已知明度的大面積視野，獲得適應；然后主試把視野完全變暗，只留下中心的一小部分，測量受試能否看見這中心的一小部分。實驗者變化中心的亮度就可以測定閾限值。測量適應方法（3）上述采用了超出中央凹范圍的大視野，其結果只適用于視桿細胞。測定視錐適應要把視野局限于中央凹才能研究。1921年黑希特用一個從后面照明的紅色十字作為測量的視野。視野廣度只有2.5度視角。但這個視角還不夠小，不能把視野限制在無視桿細胞的區(qū)域中，于是他應用一定波長的紅光使涉及的視桿細胞相對地不能感受刺激。測試前，受試先注視一個明亮的表面5分鐘以獲得光適應。測量適應方法（4）測試中，受試只需注視紅色十字，看到時便給一個信號，實驗者遞減亮度，受試隨之報告。研究結果表明視錐的暗適應是迅速的，同時也是有限的，它在3分鐘內就完成了，感受性是光適應下的100—200倍。典型的暗適應曲線中的上一段，就是視錐細胞的適應過程。測量CFF的方法（1）閃光的臨界融合頻率最早是用分成扇形的圓盤在光源前旋轉來測定的。測試時由受試控制轉速，旋轉慢時可以看到間斷的閃光，但是達到一定速度就可以感到連續(xù)的光亮，即臨界融合頻率。這種閃爍法還可以測量閃光強度。測量CFF的方法（2）用此方法測量閃光強度是用一恒定的白光作為標準光，并與一定波長的單色光以每秒10～20次的速率重復交替呈現(xiàn)。當單色光與標準光的亮度不相等時，就會產生一種強弱交替的閃爍現(xiàn)象；兩者的亮度相等時，則閃爍現(xiàn)象降至最小或基本相同。實驗中，由受試調整單色光的強度，直到產生最小的閃爍為止，這時單色光與標準光的亮度便相等。測量CFF的方法（3）用轉盤閃爍方法測量CFF的缺點是，由于光源來自外部，光源即使照射到黑的部分也有光會反射出來，因此亮度控制較差，轉速的頻率測量有時也不太準確。E6I9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnY(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s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