空间知觉的透视理论刘瑞光Ξ(西南师范大学心理学院,重庆,400715)摘 要 空间知觉与人在观察时的认知过程和透视结构有关,它还涉及不同参照系统信号之间的连续转换,运动自我透视和运动时间透视与整体和局部透视类似。
视觉输入以视网膜协调的方式进行编码,来自每只眼睛的网膜中心值需要整合并与眼睛位置和眼动的信号相混合,形成自我中心信号。
自我中心信号进一步转化为一个三维协调系统--自我中心参照系统。
视觉系统的神经输出是地球中心信号。
关键词:透视 运动自我 运动时间 转换 参照框架 如果说“环境”这一概念反映的是客观静止的现象,属于物理概念的话;视觉序列反映的则是主观运动的情况,它是生态视觉的一个中心概念。
一个序列即一种安排,从理论上讲它不是类似的、是由不同部分组成的、是有区别的;它不是空的、必须被占据;它不是无形式的、它是有形的[1]。
视觉序列的组成部分与环境的组成部分大不相同,前者来自山脉、岩石、树木和叶子所形成的视角。
人们赖以生存的外部环境是如何构成的呢?笔者认为,环境是由空间中的原子组成,空间中到达一点的光线也是由这些原子形成的光线所组成。
将环境看作是由空间中的物体组成是不正确的,因为视觉序列中的每种形式并非与空间中的每个物体都相对等,一些物体隐藏在其它物体的后面,在任何情况下,严格说来环境都不是由物体组成的。
环境是由具有物体的地球和天空组成,是由山脉和云层组成,是由火与太阳组成,是由砾石和星星组成。
这些并非都是分离的物体,有些是彼此镶嵌,有些是运动的,有些是有生命的。
环境是所有事物-地点、表面、运动、事件、动物、人和工艺品在观察点构成的光。
对于复杂的环境来说,天空和地球的对比将这个无限的球形区域分成了两个半球,与下部相比上部显得更亮一些,下部比上部精细得多、复杂得多。
地球的组成部分如山脉、岩石、树木和叶子等在不同的水平上相互嵌套着,构成大小水平上的一个层级结构。
因为视觉流域没有边界,“观察点”这一概念除了代表抽象空间的几何点之外,在生态空间是指一个位置。
抽象空间由点组成,生态空间是由地点(定位或位置)组成的。
生态视觉中的观察点与透视几何中的静止点似乎是相应的,对于景色所透射的图形表面来说,静止点就是透射点,相对于环境来说它不能移动,相对于图形表面来说它也不能移动,静止点必须是静止的。
但是观察点绝对不是静止的,视觉序列在时间维度上是流动的,运动观察点用于一群观察者来说是适当的。
每人都从自己的视点来知觉环境,若各个视点之间可以相互移动,知觉恒常性得到维持是可能的。
早在三千年前,Euclid 曾根据视觉透视原理对此概念作出了解释:不同距离相等大小的物体知觉起来似乎是不相同的,距离眼睛较近的物体显得大一些[2],即物体的视觉大小是由视角来定义的,或由与刺激的投影大小相适应的知觉来定义的。
对物体的知觉是通过估计辐射状圆锥体的底而获得,物体的表面知觉也是通过知觉圆锥体的角度和长度即物体与眼睛的距离获得的。
尽管Euclid 对空间中的每个物体推测出所谓的“视角圆锥体”的概念,此术语并不精确,因为物体不一定为圆形,图像也不必是个圆锥体。
P olemy 提到的“视觉金字塔”中的物体是矩形。
无论是圆锥形、金字塔形或是其他形状都构成了古代视觉的基础。
由于当时人们认识不到除了光之外任何东西都无法进入眼睛这一现代化概念,他们对视角的概念较清楚,除了呈现在眼中的一个物体之外,Euclid 还推测到一个照明表面环境的存在;在一组固定的视角之外,他还推测有一个彼此镶嵌的复杂体,知觉中的固定视角来源于这个序列的外表面,来源于我们称之为背景和天空的外部空间[3]。
1 何谓“透视” 古人做过不少关于与环境中不同的几何部分相适应的固定视角的研究,这些几何部分被边界线和视角分开。
角度和环境部分之间存在着较好的关系,其中也有大小和密度的梯度。
物体在地平线上时大小消失密度变成无限,这些关系包含着大量的来自地球方面的信息,具有很高的生态效度,它使环境几何化并使之过于简单,周围视觉序列被看作是在时间上是凝滞的,观察点似乎也是不动的。
古代人称这一规律为“透视”(perspectina )[2],一个拉丁词汇,我们称之为“自然透视”,现在统称为“视觉”。
但是环境并非完全由不同的部分或形式组成,“透视”不适用于阴影,也不适用于太阳。
在现代社会,“透视”意味着一种技术、一种图画绘制技术。
图画是一个平面,无论他是否经过人手所描画或照片的加工,“透视”都是一种代表那个平面的自然物体之间几何关系的艺术。
当Re 2naissance 画家发现了透视表征的程序时,他们就称这种方法为“人工透视”。
由于那时人们被图画型思维所支配,不能在“人工透视”和“自然透视”之间作出有效的区分,这也影响了当时关于知觉问题的提出。
图画中的深度提示与平面环境的信息并不相同,虽然我们在思想上可以假定其相同,图画属于时间上凝滞的人工信息,自然透视仅与凝滞的视觉结构相关联。
环境中存在许多结构的不变性,其中有些不变性保持时间较长,有些特性保持时间较短。
我们所说的透视结构是随着观察点的确定而变化,时间越短变化越小,时间越长变化越Ξ通讯作者:刘瑞光,男。
E -mail :zhl2005112@心理科学 Psychological Science 2005,28(2):509-511509大。
假定环境不能从一个地点复制到另一个地点,在每个静止观察点所获得的透视是唯一的,即对每个观察点来说有且仅有一种透视结构。
另一方面,所有观察点的结构不变性是共有的,有些是对整个环境中的所有点来说是共有的,有些是对于某个区域边界之内的观察点来说是共有的,有些是对于一个房间内的观察点来说是共有的。
但是当凝固的透视结构开始流动时不变结构就分离开来了[3]。
既然静止的视觉序列结构是运动的视觉序列结构的特例,静止的观察点不再被看作是空间中的单个几何点而是运动中的一个停顿,相对于环境来说是一个暂时的固定位置。
因此在环境中获得的一个凝滞的透视结构决定着观察者的一个固定位置--静止;一个流动的透视结构决定着一个非固定位置--运动。
运动和静止总是与周围序列中流动和凝滞的透视结构相伴随,这就是静止与运动的含义。
它们包含着关于潜在的观察者的信息,而不包含关于环境的信息。
对所有的观察者、人类和动物来说,从静态结构中区分运动的视觉信息是有效的,也是很有价值的。
物理学中,观察者在环境中的运动是相对的,对于一个参照框架来说我们称之为运动的物体可能对另外一个参照框架来说是不运动的。
生态学中这个结论不能成立,环境中每个物体的运动都是绝对的,流动的透视结构不仅决定着运动,特殊的流动模式也决定着特殊的运动路径。
就是说,视觉变化开端和结束之间透视的差异决定着运动开始和结束之间位置的差异。
2 运动自我透视及运动时间透视 人类生存在一种由时间、空间和运动构成的三维立体环境中,时间作为环境中的一个维度,不仅与空间信息有着极大的重叠,而且人的感觉体验和参照物之间也有着系统的对应性。
心理学家发现,人们经常利用透视信息感知物体的运动。
在空时知觉中存在两种不同的运动透视,第一种是外部事件相对于一个运动的观察者来说是静止的,称为运动-自我透视;第二种透视指事件的运动是相对于一个静止的观察者进行的,称为运动-时间透视。
时间可被概括化为一种静止的实体,正像一条路似的,人们可以沿着它从过去走向未来;同样,时间也可被概括化为一种动态的实体,像一条传送带似的,它经过一个静止的个体从未来追溯到过去。
Clark分别把这两个时间概念称为“运动自我”(m oving-eg o)(ME)透视和“运动时间”(m oving-time) (MT)透视。
这些透视所暗含的时间关系可用下图来说明:在运动自我透视中,运动的方向指向于未来,观察者越过静止的物体指向未来;在运动时间透视中,物体超过观察者从未来追溯到过去。
当人们将运动归因于观察者时,运动方向指向于未来;而当人们将运动归因于物体时,运动方向发生了逆转,即指向于过去[4]。
透视之间的差异也可以通过某种位置与时间的关系反映出来,例如,运动中一个物体的前半部分称为它的前部,当另一个物体在一个运动物体的前方时,我们称该物体在运动物体之前。
如果一个观察者认为他相对于一个静止物体来说沿着一条路径从过去走向未来(ME透视),那么未来的事件就在观察者的前面(如秋季即将到来),过去的事件在观察者后面;同样,如果一个人认为他相对于一个运动事件来说是静止的(MT透视),那么较早出现的事件在参照事件的前面(如夏天在秋天之前),较后出现的事件在参照事件的后面(如春节在秋季的后面)。
由于时间常被看作一种无维度的量,只有描述空间的术语(长--短)才能预先决定一种维度;又因时间具有方向性,包含顺序的空间术语(如前--后)反映了人们的时间体验。
描述空间位置变化的许多术语都可用于描述时间。
3 整体透视和局部透视 Jackendoff发现,空时关系之所以发生是因为时间预测基于空间位置和运动的分析而作出,Dark认为,空时关系的使用是在将时间知觉为一种非维度、有方向、或动态实体的基础上进行的[4,5]。
当一个人从一个空间物体移到另一个空间物体时,观察者可以用两种方式看待这种运动,一种是将空间物体作为参照物,观察者相对于物体而运动;另一种方法是观察者作为参照物,空间物体相对于观察者而运动。
Levine分别称这两种情境为“整体”运动透视和“局部”运动透视[6]。
两种透视的区别通过人们使用不同的方法描述相同的运动经验表现出来。
例如,列车上的乘客可以通过不同的方式描述他(她)透过车窗时看到的情景:第一种是整体运动透视,乘客将自己510 心 理 科 学 知觉为相对于静止的景物而运动;另一种是局部运动透视,乘客将自己知觉为静止的,外部景物相对于乘客而运动。
尽管整体运动透视是对运动更直接、真实的描述(因为观察者实际上在运动,不是景物在运动),有些心理学家则论述了大量的诱导运动,其中人们知觉到一个物体的运动,这是在将一个运动的背景知觉为静止的前提下产生的,这种对运动的非直接描述可能反映了人们的一种幻觉体验。
诱导运动可以同时产生在视觉领域的不同位置和不同方向上。
当一条线的知觉方位受到不同方向上其他物体的影响时,由于周围物体的轮廓为知觉过程提供了二择一的参照框架,因此人所产生的倾斜幻觉成为时空信息交互作用的一种表征。
中心线倾斜的量度与周围物体相同,但方向相反。
这种现象不常发生说明在交互作用之外存在着物体质量的作用。
从理论上讲,这种整体与局部运动透视与运动自我和运动时间透视很相似[7]。
许多心理学家试图在视觉神经机制的框架内对透视作出解释,S wanston 认为,视觉信息的最初输入是单眼的、网膜中心的,此信息不仅由刺激物来决定,而且也可以由眼动来决定。
