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物体有大小、形状、远近、方位等空间特性。空间知觉就是人脑对物体空间特性的知觉。空间知觉是多种分析器协同活动的结果。视知觉、听知觉、运动知觉、平衡觉都参加活动。
人的空间知觉足怎样形成的呢?
唯心论坚持先验论的观点,唯物主义者认为人的空间知觉能力是后天获得的,是在生活过程中学习的结果。早在十八世纪,洛克首先提出这种观点,继而有了第亚克发展了洛克的观点。
洛克为了证明空间知觉是后天获得的,曾经假设一个生来就失明的人,通过触觉已经能区别球体和立方体,经过手术恢复视觉之后,只用眼睛不辅之于触摸,他是不能区分球体和立方体的。他指出:只有物体的视觉形象和触觉形象多次结合之后才能单凭视觉区分物体,这一结合过程是经过后天学习达到的。
洛克当年的假设,后来为心理学的实验和观察所证实。成年人在进行先天性白内障手术之后,开始仅凭视觉不能分辨物体的形状、大小、远近,似乎感到外界事物都在自己的眼前,甚至是碰到眼睛上,经过一段时间,在活动中触觉、动觉和视觉之间逐渐形成了联系之后,才能够用视觉分辨物体的大小、形状、远近等空间特性。
心理学家也做过类似的实验。将一个两端装有凸透镜的管子固定在右眼上,左眼遮掩,用右眼视物,开始一、二天觉得很混乱,看东西上下颠倒,左右移位,人是头朝下,脚朝上,眼视为左方的却在右边触到,经过八天时间,颠倒的情况改变了,恢复正常的方位知觉。拿掉管子之后,又重新出现颠倒,经过一段时间的练习才能恢复正常。这说明我们不是单凭网膜上的视像去知觉物体,还要靠触模觉、动觉,必须经过视觉与触摸觉的多次结合,这是一个学习的过程。
观察和实验的结果有力地证明了,空间知觉不是先天存在的,而是后天经过学习获得的。不过这种学习的过程是在早年进行的,不为人所察觉与记忆,但是科学实验已经重复了这一过程,确认这一过程的存在。
形状、大小知觉
形状知觉是靠视觉、触模觉和动觉获得的。对物体形状、大小的知觉时,物体在视网膜上成像起着巨大的作用。同时,在观察物体时眼球沿着物体轮廓运动所产生的动觉刺激,为物体的形状提供了信号,用手触摸物体时,肌肉活动产生连续的动觉刺激也传到大脑,大脑皮层对这些信号进行分析综合的结果,人们才能够形成物体的形状知觉。
形状知觉具有恒常性。无论从什么角度看,人对形状的知觉相当稳定,保持不变。当人们用眼睛感知物体的形状时,由于观察角度的不同,物体形状在视网膜上的投影会发生很大的变化。正方形的物体从侧面看去,网膜上的投影是一个长方形,正圆的盘子从侧面看去,网膜上的印象是椭圆形,但是人们仍然将它们感知为正方形和圆形。由于在日常生活中,人们多次从不同角度观察过同一物体,加上有触觉的配合就形成了对物体形状的正确知觉。
大小知觉也是通过视觉、触摸觉和动觉获得的。视觉对大小知觉有重要作用,但是必须在视觉与触摸觉、动觉多次结合之后,并且将各种信号之间建立起紧密的联系,视觉才能单独判定物体的大小。
视知觉判断物体的大小取决于两个重要的条件,即物体的大小和距离。大的物体在网膜上的视像大,知觉到物体也较大。小的物体在网膜上的视像小,知觉到物体也较小。但是视像的大小不完全取决于物体的大小,它还与物体的距离成反比。同一个大小相等的物体,距离远时视像小,距离近时视像大,因此远处大的物体在视网膜上的视像可能比近处小物体的视像还小,这时仅凭视觉是无法知觉大小的。然而人4l、3仍然能够较正确的知觉不同距离物体的大小,这是因为动觉和触摸觉同时起作用的结果。知觉不同距离的物体时,眼肌的紧张度和活动程度是不同的,而眼睛调节时所产生的动觉刺激同网膜的刺激一同进入大脑皮层,在动觉和视觉之间建立起暂时神经联系,我们才能正确地识别大小。由于知识经验的参与,大小知觉也具有恒常性,使所知觉的物体在一定范围内趋向保持原来的大小,这对人们判断物体的大小也是有帮助的。
距离知觉
距离知觉是对物体离我们远近的知觉。距离知觉是多种分析器的综合活动的结果。视知觉、听知觉、嗅知觉、触摸觉、动觉等都能感知距离的远近。其中占重要地位的是视知觉与动觉,借助许多内部与外部条件提供的信号,进行综合的判断来知觉距离的远近。
这些条件包括以下几个方面:
1.对象重迭
如果观察的对象之间有重迭,或者在观察者与观察物之间有中间物存在,就会产生重迭。那么就容易辨别出远近,末被掩盖的物体近些,部分被掩盖的物体远些。眺望远处时,就是通过重迭来判断远近的,被遮挡的物体比未被遮挡的物体距离我们较远。如果观察对象时没有重迭,常常会误远为近,在一望无际的大海上观看岛屿容易知觉得很近,实际的距离则很远。
2.空气透视
由于空气中的尘埃、烟气等的影响,远处的物体看起来略呈蓝色或紫色,细节不易分辨,模糊不清;而近处物体则很清晰,细节分明,因此空气透视可作为判断距离的标志。值得提出的是空气透视的视觉效果容易产生误差,它与天气的变化关系密切。天空晴朗,空气清新,物体看上去格外清晰,显得近些。阴雨罪靠,烟尘弥漫,物体会变得模糊,使人觉得距离远些。进行目测距离练习时,特别要注意这一点,才能减少误差。
3.明暗和阴影
由于光线的照射会产生明暗的差别或造成阴影。光亮的物体看起来近些,阴暗的物体显得远些。在绘画上,经常运用色调的阴暗和明快表现距离的远近以及突起和凹陷。
4.线条透视
近处的物体形成的视角大,在视网膜上的投影也大,知觉为较大的物体。远处的物体所占的视角小,知觉为较小的物体。在伸延的平行线上看得最清楚,近处的二条平行线,到远处就汇合成为一点。马路的路面,随着距离向远处伸展变得越来越窄,两旁的树高依次减低。这正是线条透视的效果,它也可以用来帮助我们判断距离的远近。
5.运动视差
运动着的物体,由于距离我们的远近不同,引起的视角变化有所不同,从而表现为运动速度的差异。距离近的物体视角变化大,觉得速度快;距离远的物体视角变化小,显得运动速度慢。近处的汽车飞快地驶过,远处的汽车简直象甲虫一样在慢慢地移动。视野中对象运动速度的差异提供了关于对象距离的信号,运动速度快的,距离就近,运动速度慢的,距离就远。因此,可以根据对象相对运动速度来知觉他们的距离。
6.眼睛的调节和辐合
眼睛在观看不同距离的物体时,有两种相应的活动——调节和辐合。前者是单眼进行活动,一般在5—6公尺内起作用,后者是双眼的活动,在15—20公尺内生效。
调节是指在知觉不同距离对象时,水晶体曲率所发生的变化。看近物时水晶体变厚,看远物时水晶体变薄。
观看不同距离的对象,只有视像落在视网膜上,才能产生清晰的视觉;而水晶体与视网膜之间的距离又是固定的,因此,必须改变水品体的曲率。看近物时,曲度加大;看远物时,曲度缩小。在进行活动调节时,必然有动觉信号产生,动觉信号传到大脑是估计对象距离的重要依据之一。不过,只在近距离时才有效。
辐合是指两跟视轴对物体的合拢。对物体的注视都是由双眼进行的,为了看清物体,需要两只限睛的中央窝对准物体,这时眼球以视轴为中心产生相应的运动。看近处的物体时,视轴趋于集中,看远处的物体时,视轴趋于分散。视轴辐合的运动是由眼肌控制的,眼肌运动时产生的动党刺激,也成为物体远近的信号,帮助我们知觉距离。当物体距离太远,视轴近于平行,对于估计距离就不起作用了。
由于眼睛的调节和辐合的作用,对于视网膜上有同样投影的物体,我们能够分出它们的远近和实际的大小。
立体知觉
立体知觉也叫深度知觉。是对立体对象或两个物体前后相对距离的知觉。立体知觉主要是双眼的机能,双眼视差作用的结果。
人的视网膜是一个有长度和宽度的乎坦的两维空间,毫无疑义能够感知平面的物体。当我们注视一个平面的物体时,两个完全相同的视像落在两只眼睛视网膜的相应部位上,如果将两个视网膜重迭起来,两个视像的位置也完全重合。这时我们感知到的是一个平面的物体。
但是,在两度空间的视网膜上怎样产生有深度的三维空间知觉呢?关键在于两眼之间所产生的双眼视差。两眼之间有一段距离,成人大约为65毫米,在我们注视立体对象时,在左眼和右眼视网膜上的视像不完全落在相应的部位上,出现了不大的差别。右眼对物体的右侧面看得多一些,左眼对物体的左侧面看得多一些,两个视像不能完全重合,而是向相反的方向即向内侧偏斜,这种偏斜称做双眼视差。
双眼视物时的这种差异,转化为神经冲动,传入大脑,经过大脑皮层的分析、综合活动,才产生了立体知觉。可见,在二维空间的视网膜上,立体物是两个稍有差别的平面物像。只是在经过大脑的加工之后,才有了立体知觉。
一只眼睛的人,视物时不能产生双眼视差,在立体知觉上是有缺陷的。他只能依靠经验及眼睛的调节和视像的不同等其他条件来知觉深度。正常的人,闭上一只眼睛之后,也很难看出面前的乒乓球是从绳子的前面落下,还是从后面落下。
双眼视差在形成立体知觉中的作用,可以用实体镜来证实。夹在实体镜前方的两张图片是略有不同的,左边的图片向左偏斜,右边的图片向右偏斜。当两只眼睛分别从两个三棱镜头观看时,视像落在两个视网膜上不相对应的部位上,产生了双眼视差。在适当的熊距上,会把两张图片知觉为一个立体的对象。
立体电影便是利用实体镜的原理拍摄的。拍下两幅稍有差别的影像,一顿稍向左偏,一幅稍向右偏,放映时,两幅影片分别通过两个镜头同时投射在同一个银幕上,放映镜头和观众都要带上振滤偏光镜,这样观众的左眼只能看到左侧镜头投射的影像,右眼也只能看到右侧投射的影像,由于双眼视差的作用,观众就产生了立体感,如同身临其境一般。
由双眼视差所获得的深度知觉能力,受到距离的影响。距离不同,相对距离也随之变化。实验证明,距离观察者1米远的两个物体,其相对的距离差达到0.37毫米,就能分辨出远近。若距离变为10米,两个物体间的距离差需要达到3.8厘米,才能知觉到深度。距离在500米以外的物体,借助双眼视差知觉深度的能力就很有限了。1300米以上的距离,几乎没有作用。这时必须依靠其他的条件来知觉对象的深度。
双眼视差在实践活动中有很重要的意义,是知觉立体和物体相对距离的重要信号。眼睛的调节与辐合虽然也能知觉距离,却没有借助双眼视差知觉相对距离那样精确。火车司机、飞行员及运输工人等都需要有精细的双暇视差的辨别深度能力。
方位知觉
方位知觉是对物体在空间所处的方向、位置的知觉。如对东南西北、甜后左右、上下等的知觉。方位总是相比较而言的,必须有其他条件作为参考标志。东南西北是以太阳升落的位置和地球磁场为参考的,上下则是以天地为参考,而左右前后是以人的身体为依据的,离开了客观标志是无法辨别方位的。飞行在广阔太空的宇宙飞船,失去了地球上地面与天空的参考标志,无法判断上与下。
方位知觉是靠视觉、动觉、平衡觉、触模觉等来实现的。用眼睛观察客观的事物,用耳朵辨别声音的方向,用触觉、动觉、前庭觉去感知自己身体与客体之间的空间关系,甚至嗅觉在方位的确定上也起着辅助的作用,许多分析器的协同配合,相互补充,提高了空间定向的能力。
视觉方位定向。一般情况下,人是以视觉为主进行方向定位的。视野中不同位置的物体,在视网膜投影的位置也不相同,根据光线投影的原理,视网膜上呈现的是倒像,上下颠倒,左右翻转。位于左侧的物体在视网膜的右侧成像,物体的上部投射在视网膜的下部,反之亦然。因此,我们可以根据物体视像在视网膜上位置来判断它的位置,是在前方或后方,左边或右边,对于倒像人们业已习惯。在生活实践中,视觉和触摸觉已经形成了联系,所以能够正确地知觉方位。
视觉方位定向往往是与动觉、前庭觉相配合的。当物体不在视野范围内,为了寻找物体常常要转头。物体若在后面还需要转动身体。如果物体在运动中,眼睛与头部要追随物体的运动,头部和身体转动时所产生的动觉和前庭觉刺激与视网膜上的视保共同确定方位。
触觉也参与方向定位,手在接触物体时和身体形成一定的空间关系,它总是伸向身体的前方、左侧、右侧,这种关系位置是进行定向的依据。
前庭分析器在上、下方位的辨别上也起着一定的作用。当人的视觉失去作用时,以自己身体的位置为参考,仍然可以报告上下的位置。
在黑暗中,视觉失去作用时,主要依靠触摸觉、动觉、前庭觉来确定方位。
听觉方位定向。辨别声源的方向,主要依靠听分析器,双耳的机能起着重要的作用。凡是位于两耳等距的声源,容易发生辨认上的错误,因为这时双耳的作用消失了。若将一只耳朵塞住,在闹市里走过就会发现双耳的重要。
人的两只耳朵处于对侧的位置,中间隔着头骨。侧面的声波到达两耳的距离不等。如果声波靠近一耳,声波必须绕过头颅的半周,大约27.5厘米,才能达到另一耳。两耳与声源的距离差别叫做两耳距离差。由于两耳距离差的存在,就造成了两耳对声波刺激的强度差别、时间差别,这些都是判定声音空间位置的条件。
侧面的声音到达两耳的距离不同,又受到头的阻挡,两耳受到的刺激强度必然会有差异,声源同侧的刺激较强,对侧所得到的声音较弱,可以根据感受声波刺激的强弱,判断出声源在较强的一例。低频声音的波长较长,容易越过头部,两耳强度差较小;高于3,000赫兹声音,则造成较大的两耳强度差,所以两耳强度的差别是分辨高频声音方向的重要信号。
侧面的声波到达两耳的时间也不相同,靠近声源一侧先听到声音,对侧则后听到。接受刺激的时间差别使人能分辨出声源的所在,定位于先听到声音的一侧,时间差可以由两耳距离差和声速推算出来。时间差=距离差/声速。人耳对500-700赫兹的声音辨别时间差别的能力最强。
偏向侧面的声源,由于双耳距离差的存在易于定位,处于两耳轴线垂直平分面上的声音,到达两耳距离的时间相等,难以确定声源的方位,常常会出现错误。所以在听觉空间定向中,需要借助身体和头部位置的变换,使之产生双耳距离差,以便精确地判断声音的方向,借助身体和头部运动的帮助,即使一只耳朵也可以确定声音的方位。
盲人具有高度发展的听觉空间定向能力,能够精确地分辨声源的方位,还可以根据自己发出的声响回音躲避障碍物。实验证明,盲人正是依靠听觉声波的感知来确定障碍物的,听觉空间定向能力的高度发展是对视觉丧失的一种代偿作用。
对于声源距离远近的知觉能力的发展,对生物有机体的生存具有巨大的意义。声波的传播是以纵波的形式进行的,因此,不但听觉器官能够判断出声源的方向,而且由于是以纵波的形式传播开来,所以距离越远,波幅越大,波距也越大。这样,进入到耳朵里的在单位体积内的声的能量,随着距离的远近而有所不同。距离越远,单位体积内声的能量越小;距离越近,单位体积内声的能量越大。根据传入到耳内声音的能量的大小,就可以判断出声源的远近。
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