第三章 视觉心理学-shang

第三章 视觉心理学

客观世界是一个五彩缤纷、参差复杂、形态各异的世界,一个生生不息、瞬息万变、事过境迁的世界,我们必须随时随地与客观世界进行物质的、能量的、信息的交换,通过自身的眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官探测外部和内部世界。其中,视觉信息是人类的主要信息来源,据分析,人们通常有75%~87%的信息是通过视觉获得的。同时有90%的行为是由视觉引翠的飞因此,人们对盲人的处境表示深深的同情。

建筑以"形"、"光"、"色"具体地反映着建筑的质感、色感、形象和空间感,表现出建筑的尺度比例、明暗轮廓、差异对比、统一谐调、韵律结构、层次与流通、肌理与质地、积聚与分割、俯视与仰视、环境与空间、情调与意蕴、智巧与美感等等,很难想象如果离开了人类的视觉和视觉心理学将会如何。空间、时间加上感受或意念已被视为建筑的五度或六度空间。因此,了解和掌握视觉、视觉造型、心理色彩学、心理照明学等知识实属必要。

第一节 人眼的视觉(VisualSensation)

一、人眼与视觉(Vision)

人眼的构造如图3-1所示。光线通过角膜,进入睡孔,穿过水晶体和玻璃液,到达视网膜。如果用照相机进行类比,虹膜相当于光圈,可以调节进光量;水晶体相当于透镜,起聚焦的作用;视网膜相当于底片,接收光的信息。当然,眼睛要比照相机复杂精细得多。

视网膜的构造类似于大脑皮层,厚度不过0.4mm,面积约占眼球内面的2/3,约含有650万锥状感光细胞和1.2亿杆状感光细胞。锥状细胞主要在10cd/m2以上的照度水平时起作用,通常称之为明视觉器官。杆状细胞主要在3×10-3cd/m2下起作用,称为暗视觉器官,同时也负责观察物体的运动。3×10-3~10cd/旷的照度水平时,两种感光细胞都起作用,称为黄昏视觉。

锥状细胞主要集中在视网膜中心的黄斑区,特别是中心凹。中心凹(窝)具有最敏锐的视觉,但它对暗视觉却是盲区。

所有感光细胞都必须与视神经相连才能将外界信息传入大脑。视网膜上所有视神经都汇集在视神经乳点〈OpticDisk)而引出眼外。由于该乳点既无锥壮细胞又无杆状细胞,因而无法感受外界信息,这被称为盲点(B1indSpot).当两人彼此相距2米对面站立时,都只用一只眼睛看旁边的某一物点,结果两人都会发现对方竟没了脑袋。寻找盲点的这一最初的试验曾轰动一时。

平时我们之所以不容易发现盲点的存在,是因为双眼视觉将各自的盲点掩盖。即使单眼视物,眼球也在以每秒2~3次的速率在跳动,眼球跳动的发生约占观察时间的三分之一。

观察复杂图形时,眼球跳动形成线状扫描,一般一幅画的扫描路线为10次,继续3~5min,然后才进入不规则的眼睛运动。

看到感兴趣的东西,幢孔会自然扩大,这是由于交感神经的作用。对于同样两幅肖像,人们则认为瞠孔稍大些的更为动人。

二、明视(Photopic Vision)和暗视(Scotopic Vision)

人眼的明暗视觉的不同点如表3-1所示,处于二者之间的视觉被称为间视(Mesopic Vision),或黄昏视觉。

表3-1 人眼的明暗视觉对比

序号 项目 视觉 暗视觉

1 感受器 锥状(650万) 杆状(1.2亿)

2 视网膜上位置 中央,边缘少 边缘,中央无

3 神经过程 辨别 累积

4 波长峰值 555nm 505nm

5 亮度水平 昼光(3.18×10-4~3.18×103cd/m2) 夜光（3.18×10-7cd/m2） 图3-1人眼的切面图 图3-2圆形斑的像恰好落在盲点上 6 颜色视觉 正常三色视觉 无彩色视觉

7 适应速度 快(约7min) 慢(约40min以上)

8 空间辨别 分辨能力高 分辨能力低

9 时间辨别 反应快 反应慢

10 感光色素 视紫蓝质 视紫红质

夜行动物如猫头鹰、蝙蝠、夜行壁虎和深海里的鱼类被认为无明视或白昼视觉,因为它们的视网膜上没有锥状细胞。日间活动的个别动物缺少杆状细胞,如晰踢、鸟类、松鼠。夜盲患者则是由于缺乏VA造成杆状细胞合成视紫红质的功能衰退,而使暗视觉很差。如果杆状细胞缺陷,即使服用大量VA也不会治愈夜盲症。

如图3-3所示,明视觉的最大敏感值在555nm,而暗视觉在507nm。如果适应亮度由明转暗,上述光谱视觉曲线则逐渐向短波方向移动。这一规律称为视觉偏移规律或普尔金效应（Purkinje’s Effect）。1825年捷克医生普尔金。(J.E.Purkinje)就发现,日光下相同亮度的红花和蓝花,黄昏时,色调同时变淡,但蓝花却比红花显得稍亮些,特别是在月光下,红色物体变为黑褐色,白的变为浅蓝,而蓝绿色却显眼得多。正像传说中我国在夜晚才出现的鬼怪通常具有青面猿牙的形象,而不是红脸大汉。

1933年斯蒂尔(Stiles)等人发现,从瞠孔边缘人射的光的亮度要比从瞠孔中央入射的光的亮度高出5倍,外界物体才能达到相同的主观亮度。视网膜细胞的这种方向感受性称为斯蒂尔-克罗伏德效应(Stiles-CrawfordEffect)。因此,人们在眩光或强光的照射下,采用侧目而视是最简便最有效的方法之一,既避免了视觉失能,又能监视事物的发展。

由于人们对明暗适应的时间相差悬殊,因此,在电影院设计中,常采用逐渐降低照度的熄灯方法,以便观众们很好的适应。在隧道口的照明一定要达到足够高的水平,才可能降低此处车祸的发生率。因此,夏季晴天,司机常佩带墨镜以便必要时的暗适应,大百货公司,在进出口处或商业楼的底层,一定要有足够的采光和照明设计,才有利于顾客购买商品。车间的工作台或机床周围应当有相应的采光和照明设备,才不会使工人因不断的明暗适应而感到视觉疲劳。随着计算机使用的普及,屏幕上和文本上应有接近的照度,比如说500lx,才有利于操作员的工作。

暗适应前的曝光愈强,时间愈长,面积愈大,暗适应的速度就愈慢。红光暗适应较强,杆状细胞对红光的敏感性也较差,因此,军事人员在夜间查阅地图时,可以戴红色眼镜,或用红光照明,一方面可以使锥状细胞看清图表,一方面可以使杆状细胞保持对暗的适应。从事X光检测的医生通常也佩带红色眼镜。于是,在小光点的情况下,在黑暗中红光的辨认性最强。

在黑暗中停留l~2h就会达到完全的适应。此时最惊人的现象之一就是中心窝成了"盲点",原因是中心窝处没有杆状细胞。例如,夏夜里,用眼角瞥见一颗暗淡的星星,当你再定睛细看时,它却不见了。值夜的战士和业余天文爱好者则懂得此时必须目要斜视的道理,因为负责暗视的杆状细胞分布在中央窝以外的边缘地带。

暗适应还会提高眼睛的有效曝光时间,例如,观看烟火时会发现它有一条发光的彗星式的尾巴。这使得夜晚观看车队的行驶更为壮观与辉煌。但另一方面,视网膜上的时滞却延长了昏暗灯光下司机的反应时间,并使其对活动物体的精确定位更加困难。同样道理,光线昏暗时的射击成绩不会太好。

三、视角与视力

视角(Visual Angle)是人眼能够区别开来的两个最近的刺激物与人眼形成的夹角。如果它们相距为l,和人眼距离为R,则视角α可由下式算出:

(min)344060180RllR

例如,读书写字要求一拳一尺,即身体离桌一拳,眼睛离书一尺,若辨认相距两点

0.1mm,则其视角约为1’。

视角的倒数在医学上称为视力,在心理学上称为视锐度(Visual Acuity)1909年,国际眼科学会采用白地黑色开口的郎道尔环(Landoltring)作为测试标准。相距5m,可辨认开口方向,其视角为1’,视力为1.0。

天文学家早期测出的视力也是1.0。实际上,人眼可达到2.0的视力,即分辨0.U=3。"的视角。从理论上分析,为了区别两个物体,则它们的视象至少必须落在中央窝邻近的锥状细胞上,其间还须一个不受剌激番。组织学最近的测量表明,中央窝一个锥状细胞的大小约为24"角,为满足理论上的分析,人眼分辨视角为30~6OH,这与实际情况吻合得很好。 图3-4远视力为1.O的条件

一般来说,视角愈大照度要求愈低,反之亦然。照度增加,视力增强,但以2.o视力为

限。如果物体反射率为9%,背景反射率为6%,物体的彩度为C,则视力V可由下式求出:

bCaVlg (3-2)

实际上,视觉的功效与许多因素有关,除了视角、背景与图形的反射率、物体的彩度、环境亮度、底图对比之外,还有观察时间、细节形状、距离远近、两方运动状态等。因此,实际上可参考6’视角进行设计。根据式(3-1)可知,物体和人眼的距离与两物体问距离R之比为573。两眼相距约6Omm,可看清两眼时,最佳距离在34.4m以内,这是歌剧院的最大视距,此时,可以看清演员的口型。这一方面是看清演员大致表情的视距要求,同时也是听力距离的要求,因为演员发出的声音经过0.ls以上才能到达最后排的观众,再远则视听方位感难于统一。表3-2是建筑设计中一些常见的视角与视距关系。

表3-2建筑设计中常见视角与视距

物象尺度l/czn 所观察的对象 视距R值/m 在建筑中应用的状况 视角α/'

1 细小尺度 5.73 展览品、美术品欣赏 6

2 粉笔间距 11.5 阶级教室最佳视距 6

3 不化装的眼神 17.2 话剧院最佳视距 6

4 化装后的眼神 23.O 话剧院理想视距 6

5 嘴形低限 28.7 话剧院最大视距 6

6 嘴形 34.4 剧院最大视距

电影院理想视距 6

8 眼 神

(约为话剧眼神2倍) 45.8 电影院最大视距 6

10 手的动作 57.3 演奏、杂技表演技巧运动 6 (续)

物象尺度l/CEIl 所观察的对象 视距R值/m 在建筑中应用的状况 视角α/'

10 手的动作 86.O 体青表演,看手势 6

15 头部(形态) 85.O 舞蹈、芭蕾舞、音乐演出 6

15 手 势 129.O 体育表演 4

22 足球直径 126.O 观看足球比赛最远清晰视距 6

22 足球直径 189.O 运动场上看足球比赛最大视距 4

170 人 高 1460.O 看人的动态极限视距 4

四、视野与识别

视野(VisualField)是指脑袋和眼睛固定时,人眼所能察觉的空间范围。单眼视野竖直方向约130。,水平方向约150。。双眼视野在水平方向重合了120。,其中60。较为清晰,中心点1.5。左右最为清晰。双眼不重合的部分称为颜(nie)侧新月(TemporalCrescent)。如果脑袋固定而眼球可以活动,可察觉的范围将大些,分别又称为单眼和双眼视场。

人眼的视野在宽银幕电影的设计中得到了充分的体现。普通银幕高宽比为

121.33,宽银幕高宽比为121.66到lz3

不等。如果垂直视野上30。,双眼移动的

水平视角为200。,则此时的宽银幕高宽

比可取122.2。通常,人眼在水平线上活动

比竖直线上活动要容易得多,因此,宽银幕

使观众看到更为广阔的景象,增加了影片的真实感,使人有一种身临其境的感受。

为了实施宽银幕的放映,电影系统中加入变形附加镜,或称歪像附加镜,音译

为西尼玛斯河普（Cinemascope）。摄影时就要加上它,使所摄景物的影象沿着水平方向压缩。放映时加上它使胶片上的变形影象恢复原样。西尼玛斯科普I式立体宽银幕的高宽比为1:2.55,Ⅱ式为1:2.35。