ПВиПИ конспект. Конспект лекций по дисциплине Психология восприятия и переработки информации 2 введение. Цель дисциплины Психология восприятия и переработки информа ции
 Скачать 5.53 Mb.
|
|
Аккомодация – это дина- мический и автоматический механизм изменения формы хрусталика (его кривизны) для четкого фокусирования изображения на сетчатке глаза. При рассмотрении удаленных предметов хрусталик растягивается и становится более плоским, а расположенных вблизи – сужается и становится более сфе- рическим. Возможности аккомодации не беспредельны. Она позволяет четко рас- сматривать объекты, находящиеся на расстоянии, превышающем ближай- шую точку ясного видения (≈ 15 см). Аккомодационная система человека формируется в младенчестве. Но- ворожденный (до 1 мес.) видит только те предметы, которые расположены на 35 расстоянии примерно 19 см, остальные размыто и нечетко. Но уже в течение второго месяца жизни формируются аккомодационные механизмы и к девяти неделям аккомодационная система ребенка функционирует так же, как у взрослого. Способность человеческого глаза к аккомодации с годами уменьшает- ся, что вызывает пресбиопию – старческую дальнозоркость. Она вызвана тем, что с возрастом хрусталик твердеет и теряет эластичность. Существует и другое нарушение механизмов аккомодации – миопия или близорукость. Ею страдает примерно 25 % всего взрослого населения. Миопия – это неспособность хрусталика фокусировать лучи, отраженные от удаленных предметов. Она обычно является врожденной и передается по на- следству. причина миопии – изменение формы глазного яблока (его удлине- ние) или аномальная форма роговицы и хрусталика. В настоящее время воз- можна хирургическая коррекция близорукости с помощью лазера. Следует заметить, что близорукость может быть и не врожденной, а приобретенной вследствие выполнения в детстве работы, где требуется рас- сматривать объекты с близкого расстояния (например, при обучении чте- нию). Дальнозоркость и близорукость являются аномалиями рефракции, т.е. механизма преломления световых лучей в оптической системе глаза. Существуют и другие нарушения рефракции. К ним относятся аберра- ция хрусталика и астигматизм. Аберрация хрусталика – это неравномерное преломление световых лу- чей в точках, находящихся на различном удалении от центра хрусталика – это сферическая аберрация, когда хрусталик по разному преломляет свето- вые волны различных цветов это называют хроматической аберрацией. В ре- зультате таких аберраций изображение на сетчатке бывает нечетким, «про- зрачным». Астигматизм – это аномалии преломления вызванные несимметрич- ностью роговицы хрусталика и нарушениями их геометрической формы. В большинстве случаев астигматизм связан с тем, что кривизна роговицы по горизонтали меньше кривизны по вертикали. В результате вертикальные ли- нии воспринимаются четко, а горизонтальные кажутся разными. Астигма- тизм корректируется очками со специальными линзами. 2.9.2 Количественные характеристики зрительных ощущений Абсолютный порог зрительного анализатора Зрение человека имеет очень высокую чувствительность. Эксперимен- тально установлено, что абсолютный порог светового ощущения лежит в пределах 5-14 квантов световой энергии. Помимо интенсивности стимула на абсолютный порог зрения оказывают влияние и другие факторы: площадь 36 стимулируемой поверхности сетчатки, продолжительность светового стиму- ла и его длина волны, а также особенности того участка сетчатки, на который попадает проекция стимула. Вероятность обнаружения сигналов, т.е. пороговая реакция относи- тельно небольших зрительных участков в центре сетчатки, может быть уве- личена за счет увеличения либо интенсивности стимула, либо площади сти- мулируемого участка. Это характеризуется законом Рикко, который имеет следующее математическое выражение: А • I = С, где А – площадь участка сетчатки, I – интенсивность стимула, С – постоянная равная величине порога. В общем виде закон Рикко гласит: при уменьшении интенсивности стимула постоянство величины порога обеспечивается увеличением площа- ди стимулируемого участка и наоборот. Чтобы стимул можно было обна- ружить при уменьшении его интенсивности, нужно увеличить стимулируе- мую площадь, а если уменьшается площадь, следует увеличить интенсив- ность. Что же касается периферии сетчатки, то увеличение площади стимули- рования этой области не отражается на величине порога: для нее порог зави- сит исключительно от интенсивности, т.е. I = С. Влияние продолжительности стимула на величину порога описывается законом Блоха (иногда его также называют законом Бунзена-Роско). Этот закон гласит, что в определенных условиях стимулы, имеющие равные про- изведения интенсивности и времени, одинаково распознаваемы, т.е. Т • I = С, где Т – продолжительность стимулирования, I – интенсивность стимула, С – порог ощущения. Закон справедлив, когда продолжительность стимулирования не пре- вышает 100 мс. При большей продолжительности стимулирования порог оп- ределяется исключительно интенсивностью стимула. Кроме того, зависи- мость, устанавливаемая этим законом, лучше всего проявляется при стиму- лировании периферии сетчатки. Абсолютный порог зависит также от длины волны стимула. Так самый низкий порог для колбочкового зрения – 550 нм, а для палочкового – 500 нм. Колбочковое зрение – дневное, палочковое – ночное. 37 Восприятие прерывистого источника света При определенных условиях прерывистый свет может восприниматься как непрерывный. Например, свет испускаемый такими широко известными источниками как люминесцентные лампы, телевизионные экраны, кинопро- екторы воспринимается нами как непрерывный и стабильный, хотя на самом деле это постоянно прерывающийся световой поток. Когда прерывистость ритмична, а частота вспышек достаточно высока, свет воспринимается как стабильный и непрерывный. Это происходит потому, что возникший зри- тельный образ сохраняется в течение какого-то времени после того, как фи- зический стимул исчезает. Минимальная частота вспышек источника света, при которой свет на- чинает восприниматься как непрерывный поток называется критической частотой мельканий (КЧМ) (или критической частотой слияния мельканий (КЧСМ)). КЧМ – это граница между восприятием мельканий и их слиянием. КЧМ зависит от интенсивности стимула, она увеличивается с увеличе- нием интенсивности. Однако выше определенной частоты она перестает за- висеть от интенсивности. КЧМ = f кр = а + lg В, где а – константа, зависящая от размеров и конфигурации изображения объекта, а также от спектрального состава мелькающего изображения; В – яркость изображения. При обычных условиях наблюдения КЧМ = 20-25 Гц, при зрительном утомлении она понижается.Когда в технических и информационных систе- мах нужно сделать, чтобы мелькания не замечались, частота смены изобра- жения должна быть больше 40 Гц. Острота зрения Это показатель зрения, характеризующий способность различать мел- кие детали или минимальное расстояние между двумя точками. Количест- венно острота зрения определяется минимальным углом, при котором две равноудаленные точки видные как раздельные, либо минимальным угловым размером предмета, который способен различать человек. Острота зрения определяется с помощью набора изображений колец, имеющих узкие разрезы разной ширины (кольца Ландольта). При нормальных условиях наблюдения острота зрения для большинства людей составляет 0,8'-1,2'. Острота зрения равняется 1 (является нормальной), если человек раз- личает объекты с угловым размером в 1 минуту. Например, люди с нормаль- ным зрением различают на расстоянии 100 м объекты величины в 3 см. Острота зрения определяется отношением V = 1/α, где α – минимальный угловой размер различаемого объекта (в угловых минутах). 38 В офтальмологии за нормальную остроту зрения принимают V = 1. Остроту зрения оценивают с помощью колец Ландольта или таблиц Головина – Сивцова. Толщина и ширина разрыва кольца равна 1/5 его наружного диаметра. Рисунок 2.7 – Таблица для определения остроты зрения. Острота зрения представляет собой нижний абсолютный или диффе- ренциальный пространственный порог зрительного восприятия и характери- зует предельные возможности человека. Острота зрения может изменяться в довольно широких пределах в за- висимости от ряда факторов: освещенности, яркости и контраста объекта, его формы и расположения в поле зрения. При различении черных объектов на белом фоне (прямой контраст) оп- тимальной считается освещенность 100-700 лк, а при различении белых предметов на черном фоне (обратный контраст) максимум остроты зрения наблюдается при освещенности 5-10 лк. Острота зрения выше для протяженных объектов, чем для компактных, а также при восприятии целых фигур, чем их частей. Острота зрения меняется в зависимости от расположения объекта на сетчатке, она максимальная в центральной ее части. 2.9.3 Роль движений глаз в зрительном восприятии Благодаря окуломоторным (глазодвигательным) мышцам глаза прак- тически рефлекторно совершают различные движения. Эти движения позво- ляют направлять и фиксировать взгляд таким образом, чтобы образ визуаль- ного стимула оказывался на центральной ямке, где острота зрения наиболь- шая. Это позволяет не только фиксировать взгляд на определенном объекте, но и удерживать на центральной ямке проекции движущихся объектов. 39 Известны различные типы движения глаз. Наиболее распространенным типом движения глаз являются саккады – скачкообразные движения глаз на- блюдателя быстро переводящего взгляд с одного предмета на другой. Эти движения позволяют переносить взгляд на 3-20 0 и более. Саккады соверша- ются исключительно быстро, их количество составляет 1-3 в секунду, поэто- му они занимают лишь 10 % общего времени видения. Саккады используются преимущественно для обследования и изучения поля зрения. Очень велика роль саккад в процессе чтения. Алгоритм движения глаз во время чтения – это не плавное скольжение взгляда вдоль строчки, а серия саккад, чередующихся с паузами или фиксациями и некоторыми возвратны- ми движениями, называемыми регрессиями. Сам процесс чтения происходит именно во время фиксаций, поскольку во время саккадического движения информация практически не воспринимается и острота зрения минимальна. Оптимальным объектом фиксации взгляда при чтении является слово, по- этому пробелы между словами играют важную роль. Если изъять пробелы и написать слова слитно, то это скажется отрицательно на программировании саккад и тактике чтения. В результате текст без пробелов будет читаться го- раздо медленнее. Другими типами движения глаз являются: следящие движения, вести- було-окулярные движения, микродвижения и вергентные движения. Следящие движения выполняются автоматически и возникают тогда, когда стимул находится в движении. В отличие от саккад – это плавные и медленные движения. Обычно их цель – слежения за объектом, перемещаю- щимся на неподвижном фоне. Данные движения обеспечивают относитель- ную стабилизацию образа стимула на сетчатке, что способствует более чет- ному восприятию его формы. Вестибуло-окулярные движения – это компенсаторные движения, по- зволяющие сохранить первоначальное положение глаз при незначительных перемещениях головы или тела наблюдателя. Микродвижения глаз – это рефлекторные тремороподобные движения глаз с небольшой амплитудой, которые совершаются во время фиксации глаз. Если исключить полностью эти непроизвольные, мелкие движения глаз, то образ стимула на сетчатке начнет расплавляться и исчезнет. Вергентные движения проявляются значительно реже. Они обеспечи- вают скоординированные движения обоих глаз. Такие движения смещают глаза по горизонтали сведение и разведение зрительных осей (конвергенция и дивергенция) в результате чего оба глаза могут сфокусироваться на одном объекте. Кроме вышеназванных существуют и смешанные движения глаз. В це- лом все типы движений глаз обеспечивают наилучшие условия для зритель- ного восприятия и представляют собой моторную деятельность, на которой базируется обработка визуальной информации. 40 2.9.4 Восприятие цвета Цвет – это характеристический признак, который присущ буквально всем предметам и его восприятие имеет для человека большое значение. Бла- годаря цветам нам легче отличить одну поверхность от другой, они облегча- ют зрительное обнаружение предметов и их распознавание. Восприятие цвета определяется прежде всего длинной волны света, стимулирующего зрительную систему. Следовательно, говоря о «синем» или «красном» цвете мы имеем в виду воздействие на зрительную систему света с определенной длинной волны. Цветоощущение – это совершенно субъективный результат воздейст- вия на зрительную систему отраженного луча, принадлежащего к видимой части спектра и имеющего определенную длину волны. Цвет – это продукт деятельности зрительной системы, а не неотъемлемое свойства видимого спектра. Соответствие цветовых ощущений и длин волн светового излучения приведено в таблице 2.3. Цвет – это психическое явление, а не физический параметр. Однако существует тесная взаимосвязь между цветоощущением и физическими па- раметрами света. Цветоощущение – это совершенно субъективный результат воздейст- вия на зрительную систему отраженного луча, принадлежащего к видимой части спектра и имеющего определенную длину волны. Цвет – это продукт деятельности зрительной системы, а не неотъемлемое свойства видимого спектра. Таблица 2.3 – Соответствие длин волн и цветовых ощущений Длина волны, нм Цвет 380 – 450 450 – 475 475 – 505 505 – 550 550 – 590 590 – 625 625 – 760 фиолетовый синий голубой зеленый желтый оранжевый красный 41 Цвет – это психическое явление, а не физический параметр. Однако существует тесная взаимосвязь между цветоощущением и физическими па- раметрами света. Ощущение цвета определяется тремя параметрами света: длиной волны, интенсивностью и спектральной чистотой. Каждому из этих параметров соответствует свой особый психологический аспект ощущения цвета: цвето- вой тон, яркость и насыщенность. Таблица 2.4 – Связь между физическими и психологическими параметрами цвета Физический параметр Психологический параметр Длина волны Интенсивность Спектральная чистота Зрительный тон Яркость Насыщенность Цветовой тон это то, что обычно называют цветом. Эти понятия мож- но считать синонимами. Яркость цвета – это субъективное восприятие интенсивности. Чем выше интенсивность, тем ярче кажется цвет. Правда, при одной и той же ин- тенсивности некоторые цвета, кажутся более яркими. Например, желтый ка- жется ярче синего. Насыщенность цвета это субъективное отражение спектральной чис- тоты света. Свет с определенной длинной волны (монохроматический) явля- ется спектрально чистым и кажется очень насыщенным. Добавление к такому свету света с другой длиной волны уменьшает его чистоту и он начинает восприниматься как менее насыщенный. Как правило, чистые цвета с одной длиной волны (монохроматические цвета) встречаются редко и только в лабораторных условиях. В большинстве случаев воздействующий на глаз свет представляет собой смесь лучей с раз- личной длины волны. Смешение разных лучей не приводит к изменению их длин волн, но вызывает изменение цветоощущения. Цвета, которые ощущает человек, подразделяются на ахроматические и хроматические. Ахроматические цвета – черный, белый и промежуточный между ни- ми серый. Они различаются только светлотой (яркостью), которая зависит от коэффициента отражения поверхности объекта. Чем больше коэффициент отражения, тем светлее цвет. Например, писчая бумага имеет коэффициент отражения 0,65-0,85 (т.е. отражает от 65 % до 85 % падающего на нее света), а черная бумага, в которую заворачивают фотопленку – 0,04 (т.е. только 4%). Ахроматические цвета воспринимают палочки, которые расположены по краям сетчатки. Палочки функционируют в любое время суток. Колбочки 42 расположены в центре сетчатки, они функционируют только при дневном свете и воспринимают хроматические цвета. При слабом освещении колбоч- ки прекращают свою работу и зрение осуществляется аппаратом палочек – человек видит в основном серый цвета. Поэтому ночью все предметы кажут- ся черными и серыми. Хроматические цвета – это все оттенки красного, оранжевого, желто- го, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. В настоящее время существуют две модели смешения цветов: адди- тивная и субстрактивная. Аддитивная модель предполагает, что у каждого цвета есть свой ком- плементарный цвет, смешение с которым дает в результате белый или серый цвет. Пары таких цветов могут быть названы «цветами-антагонистами» по- скольку они аннулируют влияние друг друга на зрительную систему. Если же смешать цвета, не являющиеся комплементарными друг другу, то получится цвет, который на цветовом круге расположен между ними. На цветовом кру- ге цвета располагаются по возрастанию их длин. Например, смесь полученная смешением равных количеств красного и зеленого цвета, воспринимается как желтый цвет. Цвета, вызывающие одинаковые зрительные ощущения, но имеющие разную физическую природу, называются метамерами. В нашем примере метамерами являются желтый цвет и аддитивная смесь красного и зеленого цветов. Аддитивные смеси могут быть двух и трех компонентными. Аддитивное смешение цветов используется в цветном телевидении, где экран – это мозаика близко расположенных друг к другу точек трех цветов – красного, зеленого и синего. Цветное изображение возникает на экране бла- годаря тому, что у каждой точки своя цветовая интенсивность. Поскольку точки очень малы, их невозможно рассмотреть на расстоянии и у человека возникают различные цветоощущения. Рисунок 2.8 – Цветовой круг 43 Аддитивное смешение цветов используют и художники (французские импрессионисты Ж. Сёра и П. Синьяк), которые для получения разных цве- тов не смешивали краски, а наносили на холст разноцветные точки, распола- гая их рядом. Когда смотришь на такую картину с определенного расстояния, отдельные точки как таковые не видны, а цвета воспринимаются как адди- тивные смеси. Аддитивные смеси можно получить также, если направлять на один и тот же экран свет от трех различных источников света, имеющих разные цве- та (обычно для этого используют три основных цвета: красный, синий, зеле- ный). Еще одним простым способом получения аддитивного смешения цве- тов является использование вертушки для смешения цветов. Основным ее элементом является диск, на котором закрепляются три вдетых друг в друга цветные кружки. Они расположены так, что видны три сектора разных цве- тов, составляющие круг. Размеры секторов можно изменять. Когда диск вер- тушки быстро вращается компоненты цветов (сектора круга) стимулируют зрительную систему, однако восприятие каждого из них невозможно. На- блюдатель видит лишь совершенно однородный цвет аддитивной смеси, за- висящий от того, в каком соотношении взяты исходные компоненты (т.е. за- висящий от величины цветных секторов). При аддитивном смешении цветов, последние взаимно дополняют друг друга и каждый «добавляет» в смесь свою доминирующую волновую длину. Когда такая смесь воздействует на глаз, нервная система суммирует индиви- дуальные нейронные эффекты каждого исходного цвета. И. Ньютон и Г. Гемгольц установили законы смешивания цветов, кото- рые применимы к аддитивному смешению. Два из них представляют для нас наибольший интерес. Первый закон утверждает, что для каждого хроматического цвета мож- но подобрать другой хроматический цвет, который при смешении с первым дает ахроматический цвет, т.е. белый или серый. Второй закон констатирует, что в результате смешения двух не допол- нительных цветов получается третий – промежуточный цвет. Из приведенных законов вытекает очень важное положение: все цвето- вые тона можно получить путем смешения трех соответственно выбран- ных хроматических цветов. Это положение имеет очень большое значение для понимания природы цветного зрения. На основе работ И. Ньютона и Г. Гемгольца Г. Грассман выделил дру- гие основные законы смешения цветов. |