空间知觉查看源代码讨论查看历史
| 空间知觉 | |
|---|---|
空间知觉，是指对物体距离、形状、大小、方位等空间特性的知觉。两个视网膜上的略有差异的映象，是观察物体空间关系的重要线索。它使人能在两维的视网膜刺激基础上，形成三维的空间映象。对物体不同部位的远近的感知称为立体视觉或深度知觉。深度知觉除了利用双眼的视差的线索外，还要利用其他的主客观线索。大小知觉是在深度知觉的基础上对不同远近的物体作出的大小判断。听觉空间知觉，在距离方面主要以声音强度为线索;而要判定声源的方位则必须依据双耳听觉线索。后者称为听觉空间定位。
参考系
在知觉事物的时候，我们总是要使用一个标准才能进行判断，这个标准叫知觉的参考系。空间知觉的参考系可分为两类:以知觉者自己为中心的参考系和以知觉者以外的事物所建立的参考系。
在一定的时间和空间里，知觉者总占据着空间的一个位置，其感觉信息往往是以个人为参考系而被接收的。
引言
你是否会在下楼梯时走着走着──咣当一声，毫无知觉地跨一大步便下到楼底?或者竟糊涂到想把杯子放到桌上，却反而把它甩到了空中?这样的经历是罕有所闻的。我们生活在三维空间里，必须具有了解自己与空间事物之间的关系及其变化的能力。视、听、嗅等各种感官为我们提供了来自空间的各个点的信息，如果不能把这些信息组织起来，在这个变幻莫测的世界里就无法适应生存。我们对自身和周围事物的空间关系的知觉以及对位置、方位、距离等各构成空间关系要素的觉察即空间知觉(space perception)。空间知觉包括形状知觉、大小知觉、距离知觉和方位知觉等。空间知觉的主要信息来源是视觉和听觉。
方向参考
对上下、左右、前后的判断通常是以知觉者自身为参考系而作出的。[1]
对于知觉者自身与物体以及物体之间空间关系的判断，除以知觉者自身所建立的参考系外，也经常以自身以外的事物作为参考系。东、南、西、北的方向是以太阳出没的位置和地磁为参考系所建立的方位。日出处为东，日落处为西，地磁的南极为北，地磁的北极为南。有了这个参考系，我们就可以在此基础上，以环境中熟悉的物体为参考体进行定向。在特殊的条件下，没有熟悉的地面物作为定向的参考体，也可以用星象、罗盘或其他仪器来定向。对于大小、形状等空间知觉，我们也是使用某种参考系才能加以判断的。
听视空间知觉
在视空间知觉的问题上，心理学家一直在探索下面两个问题:(1)我们的视网膜是二维的，同时我们又没有"距离感受器"，那么在二维空间的视网膜上如何形成三维的视觉，我们又通过哪些线索来把握客体与客体、客体与主体之间在位置、方向、距离上的各种空间关系呢?(2)如果说视空间知觉的获得是由于双眼协调并用的结果，那么为什么在很多时候使用单眼仍然可以获得准确的空间知觉?根据已有资料，空间知觉需要依靠许多客观条件和机体内部条件或线索(cues)并综合有机体的已有视觉经验而达到。有时我们甚至无法意识到这些线索的作用。概括起来，视空间知觉的线索包括单眼线索和双眼线索。单眼线索主要强调视觉刺激本身的特点，双眼线索则强调双眼的协调活动所产生的反馈信息的作用。[2]
单眼线索
单凭一只眼睛即可利用单眼线索(monocular cue)而相当好地感知深度，艺术家们特别擅长利用单眼线索制造作品中的深度等空间关系。单眼线索很多，其中主要的有如下几种。
(1)对象的相对大小(relative size)。对象的相对大小是距离知觉的线索之一。 小圆点好像离我们远些，大圆点好像离我们近些。对于熟悉物体的判断则有所不同，高矮不同的两个熟人，如果你看到那个本来矮小的人显得高大些，而那个本来高大的人看起来矮小些，那么，你便会觉察到前者离你近些，后者则离你远些。
(2)遮挡(occlusion)。如果一个物体被另一个物体遮挡，遮挡物看起来近些，而被遮挡物则觉得远些。物体的遮挡是距离知觉的一个线索(见图)。
如果没有物体遮挡，远处物体的距离就难以判断。例如，高空的飞机倘若不与云重叠，就很难看出飞机和云的相对高度。
(3)质地梯度(texture gradient)。视野中物体在视网膜上的投影大小及投影密度上的递增和递减，称为质地梯度。当你站在一条砖块铺的路上向远处观察，你就会看到越远的砖块越显得小，即远处部分每一单位面积砖块的数量在网膜上的像较多。看图中的两个图形，
上部质地密度较大，下部质地单元较少，于是产生了向远方伸延的距离知觉。
(4)明亮和阴影(light and shadow)。我们生活在一个光和阴影的世界里。它帮助我们感知体积、强度、质感和形状。黑暗、阴影仿佛后退，离我们远些;明亮和高光部分得突出，离我们近些(见图)。
在绘画艺术中，运用明暗色调，把远的部分画得灰暗些，把近的部分画得色调鲜明些，以造成远近的立体感。
(5)线条透视(linear perspective)。同样大小的物体，离我们近，在视角上所占的比例大，视像也大;离我们远，在视角上所占的比例小，视像也小。平行线，如火车轨道，
会在远处汇聚。汇聚线越多，知觉的距离越远(见图)。
(6)空气透视(atmosphere perspective)。由于空气的散射，当我们观看远处物体时都会感受到:能看到的细节就越少;物体的边缘越来越不清楚，越来越模糊;物体的颜色变淡，变得苍白，变得灰蒙蒙的。远处物体在细节、形状和色彩上的这些衰变现象，称为空气透视。当然，空气透视和天气的好坏很有关系。天高气爽，空气透明度大，看到的物体就觉得近些;阴雾沉沉或风沙弥漫，空气透明度小，
看到的物体就觉得远些。如图所绘的"布里斯托尔的宽码头"，
其中不仅利用了空气透视原理，还综合运用了质地梯度、遮挡、线条透视及相对大小和相对高度等线索。
(7)运动视差(motion parallax)。头只要稍微一转动，物体与视野的关系就变了。这种由于头和身体的活动所引起的视网膜物像上物体关系的变化，称为运动视差。当我们运动时，原来静止的物体看上去也在运动。坐过火车的人有这样的经验:在火车上注视窗外的一个物体，如一座房子，那么，比房子近的物体向后运动，物体越近，运动得越快，而注视点远处的物体则和你同时运动，物体越远，运动速度越慢。
(8)眼睛的调节。人在看东西的时候，为了使视网膜获得清晰的物像，水晶体的曲率就要发生变化:看近物时，水晶体较凸起;看远物时，水晶体比较扁平。这种变化是由睫状肌进行调节的。睫状肌在调节时产生的动觉，给大脑提供了物体远近的信息。不过，调节作用只在几米的范围内有效，且分辨力较差。
双眼线索
利用双眼线索(binocular cue)是深度和距离知觉的主要途径，其效果要比利用其他线索精细准确得多。双眼线索主要包括视轴辐合和双眼视差。
(1)视轴辐合或双眼会聚(binocular convergence)。看远物时，两眼视线近似于平行;看近物时，双眼视线会向正中聚合以对准物体。眼睛肌肉在控制视线辐合时所产生的动觉，会给大脑提供物体远近的线索。不过，辐合作用所提供的距离线索只在几十米的范围内起作用。物体太远，视线趋于平行，已不能提供有效的辐合信息。
(2)双眼视差(binocular disparity)。人的两只眼睛相距约65毫米。当我们看立体物的时候，两眼从不同的角度看这一物体，视线便有点儿差别。尝试一下将手指放在离鼻尖较近的位置，分别用两只单眼观看，会发现手指位置发生了明显的移动。观察物体时两眼视网膜上的物像差异就是双眼视差。双眼视差在深度知觉中起着至关重要而又不为人所觉察的作用，由双眼视差来判断深度的过程即立体视觉(stereopsis)。利用这一原理，人们可借助计算机制图或特制的实体镜观察三维实体图。
立体视觉的研究表明，在排除了其他所有深度线索的条件下，一组完全无意义的视觉刺激，只要具备视差条件，即能产生深度知觉。这在一定程度上验证了吉布森的直接知觉理论，并在艺术创作和计算机视觉领域得到广泛的应用。
空间知觉
关于空间的感受，除了视觉之外还能从听觉器官获得，耳朵能提供声音的方向和声源远近的线索。视觉线索有单眼和双眼的区别，听觉线索也有单耳和双耳的区别。
单耳线索
由单耳所获得的线索，虽不能有效地判断声源的方位，却能有效地判断声源的距离。平时我们往往以声音的强弱来判断声源的近远:强觉得近，弱觉得远。特别是熟悉的声音(如汽车、火车的声音)，按其强弱来判断声源远近较为准确。
双耳线索
对声源远近和方向定位，靠双耳的协同合作才能获得准确的判断。关于空间知觉的双耳线索主要有以下三种。
(1)双耳间时间差(time difference of binaural)。从一侧来的声音，两耳感受声音刺激有时间上的差异(即一只耳朵早于另一只耳朵)。这种时间差是声源方向定位的主要线索，声源被定位于先接受到刺激的耳朵的一侧。人体头部近似球形，两耳间的距离约为15~18厘米，声音到达两耳的时差的最大值约为0.5毫秒。
(2)双耳间强度差(intensity difference of binaural)。声音的强度随传播远近而改变，即愈远愈弱。与声源同侧的耳朵获得的声音较强，对侧耳朵由于声波受头颅阻挡得到的声音较弱。这样，声源就被定位于较强的一侧。
(3)位相差。低频声音因波长较长，头颅的阻挡作用较小，两耳听到的强度差也较小。这时，判定方位主要靠两耳感受声音的位相差，即同一频率声波的波形的不同部位作用于两耳，因而内耳鼓膜所受声波的压力也就有了差别。虽然这种差别很小，但它是低频声源定位的主要线索。
高于3 000赫兹的声音，两耳强度差较大，易于定位。两耳感受刺激的强度差是高频声音方向定位的主要线索。声速为344米/秒，当声源从正中偏向3°时，刺激两耳的时间差仅为0.03毫秒，人便能感觉到声音偏向一侧。时间差越大，感到声音偏向侧面的角度越大。偏向身体左右两侧的声音，到达两耳强度差和时间差较大，易于辨别其方向;处于两耳轴线垂直平分面上的声音，到达两耳的强度差和时间差相等，难于分辨其方向。在听觉方向定位时，人经常转动身体和头部的位置，使两耳的距离差不断变化，以便精确地判断声音的方向。这样，即使是一只耳朵，借助头部和身体转动的线索也能够确定声音的方位。
如何测试
空间知觉测试仪是用于考察空间知觉特点和鉴别个体对空间特性的辨别能力的仪器。它还可用于验证刺激的空间结构特点对信息传递效率的影响。该仪器包括灯光显示器、主试控制器、被试操作这三个主要部分。其通过小灯的不同组合能呈现几十种图形，供实验时任意选用。所输出的图形分为条形、块形和不规则形三类，每类又可分为四种图案。实验中，被试对不同的图案进行辨别反应，主试记录下必要的数据。所得数据可用常规统计进行比较，也可用信息论方法算出信息传递效率。
其他
在通常的情况下，正常人的空间知觉主要依靠视觉和听觉。嗅觉也能起作用，由于气味到达两个鼻孔的时间、强度不同，也能分辨出气味的来源和位置。在特殊情况下，还可以用其他感官来感受空间。例如在黑暗中，靠触摸觉和动觉来确定周围物体与人之间的方位关系等。