空間知覺
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空間知覺
space perception
對物體距離、形狀、大小、方位等空間特性的知覺。兩個(gè)視網(wǎng)膜上的略有差異的映象，是觀察物體空間關(guān)系的重要線索。它使人能在兩維的視網(wǎng)膜刺激基礎(chǔ)上，形成三維的空間映象。對物體不同部位的遠(yuǎn)近的感知稱為立體視覺或深度知覺。深度知覺除了利用雙眼的視差的線索外，還要利用其他的主客觀線索。大小知覺是在深度知覺的基礎(chǔ)上對不同遠(yuǎn)近的物體作出的大小判斷。聽覺空間知覺，在距離方面主要以聲音強(qiáng)度為線索；而要判定聲源的方位則必須依據(jù)雙耳聽覺線索。后者稱為聽覺空間定位。除了視覺和聽覺外，人手的觸摸感覺，人在環(huán)境中的探索活動，也是空間知覺的重要信息。
空間知覺-視空間知覺
在視空間知覺的問題上，心理學(xué)家一直在探索下面兩個(gè)問題：（1）我們的視網(wǎng)膜是二維的，同時(shí)我們又沒有“距離感受器”，那么在二維空間的視網(wǎng)膜上如何形成三維的視覺，我們又通過哪些線索來把握客體與客體、客體與主體之間在位置、方向、距離上的各種空間關(guān)系呢？（2）如果說視空間知覺的獲得是由于雙眼協(xié)調(diào)并用的結(jié)果，那么為什么在很多時(shí)候使用單眼仍然可以獲得準(zhǔn)確的空間知覺？根據(jù)已有資料，空間知覺需要依靠許多客觀條件和機(jī)體內(nèi)部條件或線索（cues）并綜合有機(jī)體的已有視覺經(jīng)驗(yàn)而達(dá)到。有時(shí)我們甚至無法意識到這些線索的作用。概括起來，視空間知覺的線索包括單眼線索和雙眼線索。單眼線索主要強(qiáng)調(diào)視覺刺激本身的特點(diǎn)，雙眼線索則強(qiáng)調(diào)雙眼的協(xié)調(diào)活動所產(chǎn)生的反饋信息的作用。
（一）單眼線索
單憑一只眼睛即可利用單眼線索（monocular cue）而相當(dāng)好地感知深度，藝術(shù)家們特別擅長利用單眼線索制造作品中的深度等空間關(guān)系。單眼線索很多，其中主要的有如下幾種。
（1）對象的相對大?。╮elative size）。對象的相對大小是距離知覺的線索之一。如圖所示，
空間知覺
小圓點(diǎn)好像離我們遠(yuǎn)些，大圓點(diǎn)好像離我們近些。對于熟悉物體的判斷則有所不同，高矮不同的兩個(gè)熟人，如果現(xiàn)在你看到那個(gè)本來矮小的人顯得高大些，而那個(gè)本來高大的人看起來矮小些，那么，你便會覺察到前者離你近些，后者則離你遠(yuǎn)些。
（2）遮擋（occlusion）。如果一個(gè)物體被另一個(gè)物體遮擋，遮擋物看起來近些，而被遮擋物則覺得遠(yuǎn)些。物體的遮擋是距離知覺的一個(gè)線索（見圖）。
空間知覺
如果沒有物體遮擋，遠(yuǎn)處物體的距離就難以判斷。例如，高空的飛機(jī)倘若不與云重疊，就很難看出飛機(jī)和云的相對高度。
（3）質(zhì)地梯度（texture gradient）。視野中物體在視網(wǎng)膜上的投影大小及投影密度上的遞增和遞減，稱為質(zhì)地梯度。當(dāng)你站在一條磚塊鋪的路上向遠(yuǎn)處觀察，你就會看到越遠(yuǎn)的磚塊越顯得小，即遠(yuǎn)處部分每一單位面積磚塊的數(shù)量在網(wǎng)膜上的像較多。看圖中的兩個(gè)圖形，上部質(zhì)地密度較大，下部質(zhì)地單元較少，于是產(chǎn)生了向遠(yuǎn)方伸延的距離知覺。
空間知覺
（4）明亮和陰影(light and shadow)。我們生活在一個(gè)光和陰影的世界里。它幫助我們感知體積、強(qiáng)度、質(zhì)感和形狀。黑暗、陰影仿佛后退，離我們遠(yuǎn)些；明亮和高光部分得突出，離我們近些（見圖）。
空間知覺
在繪畫藝術(shù)中，運(yùn)用明暗色調(diào)，把遠(yuǎn)的部分畫得灰暗些，把近的部分畫得色調(diào)鮮明些，以造成遠(yuǎn)近的立體感。
（5）線條透視(linear perspective)。同樣大小的物體，離我們近，在視角上所占的比例大，視像也大；離我們遠(yuǎn)，在視角上所占的比例小，視像也小。平行線，如火車軌道，會在遠(yuǎn)處匯聚。匯聚線越多，知覺的距離越遠(yuǎn)（見圖）。
空間知覺
（6）空氣透視（atmosphere perspective）。由于空氣的散射，當(dāng)我們觀看遠(yuǎn)處物體時(shí)都會感受到：能看到的細(xì)節(jié)就越少；物體的邊緣越來越不清楚，越來越模糊；物體的顏色變淡，變得蒼白，變得灰蒙蒙的。遠(yuǎn)處物體在細(xì)節(jié)、形狀和色彩上的這些衰變現(xiàn)象，稱為空氣透視。當(dāng)然，空氣透視和天氣的好壞很有關(guān)系。天高氣爽，空氣透明度大，看到的物體就覺得近些；陰霧沉沉或風(fēng)沙彌漫，空氣透明度小，看到的物體就覺得遠(yuǎn)些。如圖所繪的“布里斯托爾的寬碼頭”，
空間知覺
其中不僅利用了空氣透視原理，還綜合運(yùn)用了質(zhì)地梯度、遮擋、線條透視及相對大小和相對高度等線索。
（7）運(yùn)動視差(motion parallax)。頭只要稍微一轉(zhuǎn)動，物體與視野的關(guān)系就變了。這種由于頭和身體的活動所引起的視網(wǎng)膜物像上物體關(guān)系的變化，稱為運(yùn)動視差。當(dāng)我們運(yùn)動時(shí)，原來靜止的物體看上去也在運(yùn)動。坐過火車的人有這樣的經(jīng)驗(yàn)：在火車上注視窗外的一個(gè)物體，如一座房子，那么，比房子近的物體向后運(yùn)動，物體越近，運(yùn)動得越快，而注視點(diǎn)遠(yuǎn)處的物體則和你同時(shí)運(yùn)動，物體越遠(yuǎn)，運(yùn)動速度越慢。
（8）眼睛的調(diào)節(jié)。人在看東西的時(shí)候，為了使視網(wǎng)膜獲得清晰的物像，水晶體的曲率就要發(fā)生變化：看近物時(shí)，水晶體較凸起；看遠(yuǎn)物時(shí)，水晶體比較扁平。這種變化是由睫狀肌進(jìn)行調(diào)節(jié)的。睫狀肌在調(diào)節(jié)時(shí)產(chǎn)生的動覺，給大腦提供了物體遠(yuǎn)近的信息。不過，調(diào)節(jié)作用只在幾米的范圍內(nèi)有效，且分辨力較差。
（二）雙眼線索
利用雙眼線索（binocular cue）是深度和距離知覺的主要途徑，其效果要比利用其他線索精細(xì)準(zhǔn)確得多。雙眼線索主要包括視軸輻合和雙眼視差。
（1）視軸輻合或雙眼會聚（binocular convergence）。看遠(yuǎn)物時(shí)，兩眼視線近似于平行；看近物時(shí)，雙眼視線會向正中聚合以對準(zhǔn)物體。眼睛肌肉在控制視線輻合時(shí)所產(chǎn)生的動覺，會給大腦提供物體遠(yuǎn)近的線索。不過，輻合作用所提供的距離線索只在幾十米的范圍內(nèi)起作用。物體太遠(yuǎn)，視線趨于平行，已不能提供有效的輻合信息。
（2）雙眼視差（binocular disparity）。人的兩只眼睛相距約65毫米。當(dāng)我們看立體物的時(shí)候，兩眼從不同的角度看這一物體，視線便有點(diǎn)兒差別。嘗試一下將手指放在離鼻尖較近的位置，分別用兩只單眼觀看，會發(fā)現(xiàn)手指位置發(fā)生了明顯的移動。觀察物體時(shí)兩眼視網(wǎng)膜上的物像差異就是雙眼視差。雙眼視差在深度知覺中起著至關(guān)重要而又不為人所覺察的作用，由雙眼視差來判斷深度的過程即立體視覺（stereopsis）。利用這一原理，人們可借助計(jì)算機(jī)制圖或特制的實(shí)體鏡觀察三維實(shí)體圖。
立體視覺的研究表明，在排除了其他所有深度線索的條件下，一組完全無意義的視覺刺激，只要具備視差條件，即能產(chǎn)生深度知覺。這在一定程度上驗(yàn)證了吉布森的直接知覺理論，并在藝術(shù)創(chuàng)作和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
空間知覺-聽空間知覺
關(guān)于空間的感受，除了視覺之外還能從聽覺器官獲得，耳朵能提供聲音的方向和聲源遠(yuǎn)近的線索。視覺線索有單眼和雙眼的區(qū)別，聽覺線索也有單耳和雙耳的區(qū)別。
（一）單耳線索
由單耳所獲得的線索，雖不能有效地判斷聲源的方位，卻能有效地判斷聲源的距離。平時(shí)我們往往以聲音的強(qiáng)弱來判斷聲源的近遠(yuǎn)：強(qiáng)覺得近，弱覺得遠(yuǎn)。特別是熟悉的聲音（如汽車、火車的聲音），按其強(qiáng)弱來判斷聲源遠(yuǎn)近較為準(zhǔn)確。
（二）雙耳線索
對聲源遠(yuǎn)近和方向定位，靠雙耳的協(xié)同合作才能獲得準(zhǔn)確的判斷。關(guān)于空間知覺的雙耳線索主要有以下三種。
（1）雙耳間時(shí)間差（time difference of binaural）。從一側(cè)來的聲音，兩耳感受聲音刺激有時(shí)間上的差異（即一只耳朵早于另一只耳朵）。這種時(shí)間差是聲源方向定位的主要線索，聲源被定位于先接受到刺激的耳朵的一側(cè)。人體頭部近似球形，兩耳間的距離約為15~18厘米，聲音到達(dá)兩耳的時(shí)差的最大值約為0.5毫秒。
（2）雙耳間強(qiáng)度差（intensity difference of binaural）。聲音的強(qiáng)度隨傳播遠(yuǎn)近而改變，即愈遠(yuǎn)愈弱。與聲源同側(cè)的耳朵獲得的聲音較強(qiáng)，對側(cè)耳朵由于聲波受頭顱阻擋得到的聲音較弱。這樣，聲源就被定位于較強(qiáng)的一側(cè)。
（3）位相差。低頻聲音因波長較長，頭顱的阻擋作用較小，兩耳聽到的強(qiáng)度差也較小。這時(shí)，判定方位主要靠兩耳感受聲音的位相差，即同一頻率聲波的波形的不同部位作用于兩耳，因而內(nèi)耳鼓膜所受聲波的壓力也就有了差別。雖然這種差別很小，但它是低頻聲源定位的主要線索。
高于3 000赫茲的聲音，兩耳強(qiáng)度差較大，易于定位。兩耳感受刺激的強(qiáng)度差是高頻聲音方向定位的主要線索。聲速為344米/秒，當(dāng)聲源從正中偏向3°時(shí)，刺激兩耳的時(shí)間差僅為0.03毫秒，人便能感覺到聲音偏向一側(cè)。時(shí)間差越大，感到聲音偏向側(cè)面的角度越大。偏向身體左右兩側(cè)的聲音，到達(dá)兩耳強(qiáng)度差和時(shí)間差較大，易于辨別其方向；處于兩耳軸線垂直平分面上的聲音，到達(dá)兩耳的強(qiáng)度差和時(shí)間差相等，難于分辨其方向。在聽覺方向定位時(shí)，人經(jīng)常轉(zhuǎn)動身體和頭部的位置，使兩耳的距離差不斷變化，以便精確地判斷聲音的方向。這樣，即使是一只耳朵，借助頭部和身體轉(zhuǎn)動的線索也能夠確定聲音的方位。
在通常的情況下，正常人的空間知覺主要依靠視覺和聽覺。嗅覺也能起作用，由于氣味到達(dá)兩個(gè)鼻孔的時(shí)間、強(qiáng)度不同，也能分辨出氣味的來源和位置。在特殊情況下，還可以用其他感官來感受空間。例如在黑暗中，靠觸摸覺和動覺來確定周圍物體與人之間的方位關(guān)系等。
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