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第四章 視覺心理學

第四章 視覺心理學

大家知道,大多數人具有三種視錐細胞(大致是短波、中波和長波錐細胞。它們常被稱為藍、綠、紅視錐細胞)。但也有少數人缺少"紅"視錐細胞,因此導致部分色盲。①他們在分辨紅綠交通信號時可能會碰到困難。
偶爾,這種解釋也可能是模稜兩可的。凝視一會兒該圖或者將頁面倒置,你就會把凹陷看成突起,或把突起看成凹陷(注意,這種變化是同時發生的)。你的大腦最初認為,照明光來自某一側,但倘若照明光實際來自另一側,那麼同樣的陰影就會對應不同的形狀,正如你所看到的那樣。
大腦利用運動線索獲得變化中的視環境的附加信息。我已經描述過,在某些情況下如何從運動恢復結構,還可以通過其他方式利用運動信息。一個正朝你眼睛跑過來的物體會產生一個逐漸膨脹的視網膜圖像。如果一個屏幕上的物體突然增大,你就會感到該物體正向你衝過來(儘管屏幕還在同一距離)。這種視覺圖像運動被稱為"膨脹"。它產生的效果是如此鮮明,以至人們懷疑大腦中有一個特殊的部位對圖像的膨脹加以響應。事實上這個部位已經被發現(見第十一章)。
要獲得顏色信息,就需要不只一種具有不同波長響應曲線的光感受器。它們的響應曲線是部分重疊的。但是,一個具有同一波長的光子流,對不同的光感受器引起不同程度的興奮。大腦利用這些不同興奮的比例,確定落在視網膜上某點光的"顏色"。
大腦面對的最為困難的問題之一,是從二維圖像中抽提深度信息。我們需要深度信息,不僅是為了確定物體與觀察者之間的距離,而且還要識別每個物體的三維形狀,使用兩隻眼睛是有幫助的。但常可利用一隻眼睛或看它的照片就能看出它的形狀。大腦使用哪些線索從二維圖像中獲得三維信息呢?一個線索就是由入射光的角度產生的物體陰影。請看圖13。你可能將其中的一排看成是平面上的四個凹陷物,而將另外一排看成四個突起物。這樣的深度印象就來自人射光的陰影。
長程運動系統似乎與物體運動的登記(register)有關。它不僅僅登記運動本身,而且還登記是什麼物體從一個地方運動到另一個地方。長程運動系統受注意的影響。
①正如我在第一章所解釋過的,如果過於簡單地理解"和"這個詞,這當然是正確的。
現在,如果你在屏幕上觀看一個綠色背景上的紅色運動物體,而且兩種顏色調整為等亮度,那麼其運動速度就顯得比實際情況慢得多,甚至可能停止運動(特別是當你注視屏幕的一側時,情況更是如此)。這是因為你大腦中的黑白系統將屏幕看成是均勻灰色(因為兩種顏色是等亮度的),所以短程運動系統幾乎得不到運動信息。
對一個動物來說,出色地完成此類任務是至關重要的。否則,它就很難發現天敵或獵物以及蘋果之類的其他食物。它必須能把圖形和背景分離開來。所謂的偽裝物就是試圖混淆這一過程,偽裝的作用是破壞表面的連續性(如戰士穿的迷彩服),併產生一個易於混淆的輪廓,從而使真實的輪廓偽裝起來。顏色也可能與背景混雜在一起。一隻躡手躡腳移動的貓不時地停下來,就是為了避免給獵物提供任何運動線索。正如有人所認為的那樣,我們由進化獲得的良好的顏色視覺,使我們的靈長類祖先能夠在紛亂的綠色背景中發現紅色的果實。能給我們帶來眾多視覺樂趣的東西,可能就是最初發現食物和識破偽裝的裝置。
對輸入光子流的平均響應可能對應于敏感波段的少數幾個光子,也可能對應于非敏感波段的許多光子;感受器無法分辨它們。初讀這些內容時,這一切似乎相當複雜,但已有的經驗告訴我們,如果眼睛只有一種類型的光感受器,你的大腦就會失去光的波長信息,因而只能看見黑白的世界。這種情況出現在特別昏暗的時候,這時,被稱作"視錐"的一類光感受器不活動,只有"視桿"感受器起作用。這些全是一種類型的光感受器,對所有波長反應相同。這就是為什麼在夜晚很暗的情況下,你在花園內看不到花的顏色的原因。
"當我們追溯心理學發展的歷史時,我們就會陷入空想、矛盾和謬誤與某些真理交織在一起的迷宮之中。"
加利福尼亞州大學聖迭戈分校心理系的視覺心理學家拉馬參准做了一個巧妙的實驗來反駁丹尼特(每個人都喜歡證明哲學家是錯的),他向被試者呈現一個類似油炸麵包圈似的黃色環形圖案(見圖18b)。被試者必須使眼睛靜止不動,並用單眼進行觀察。拉馬參准將黃色圓環放在被試者的視野內,使它的外沿落在盲斑之外(睜開的眼),而內側則落在盲點之內(圖18b)。此時被試者報告說,他看到的不是一個黃色圓環而是一個完全均勻的黃色回盤(圖18c)。他的大腦填充了盲區,使一個粗的圓環變成一個均勻的圓盤。
①即使對於同一觀察者,位於注視線上的物體與位於視場外圍的物體,它們的平衡點也可能稍有不同。
良好的連續性定律可以由圖7加以說明。該圖的上部分顯示兩條相互交叉的曲線。我們的確把它看成是兩條線,而不是像該圖的下部分所顯示的那種交匯於一點的四條線或是兩個靠近的V型。我們同樣傾向於把中斷的線段看成是被某個物體遮擋一部分的連續直線。
請看圖12。你很可能將它看成是具有均勻灰度的一些小正方形的組合體。現在,如果九*九*藏*書把它弄模糊(摘掉眼鏡、半閉著眼睛或將它放到房內的遠處),你就可能認出是林肯的面孔。圖的細節(小正方形的邊緣)干擾了識別過程。當視覺變得模糊時,這些細節就不那麼顯眼了。這時,儘管由於圖像中只有較低的空間頻率信息,因此圖像仍然有些模糊,但是你卻能認出他的面孔了,當然,一般說來,不論低空間頻率或高空間頻率對解釋圖像都有幫助。
需要注意的是,大腦中因傷害形成的盲斑與眼睛真正的盲斑兩者所引起的結果具有重要的區別,對於後者,填充差不多是立刻完成的。在大腦損傷的情況,這個過程則需要若干秒。這大概是由於損傷失去了大腦中快速填充的部件。
要進行三維觀察,只看三維空間中的每個物體是不夠的。你還必須觀看三維空間的整個場景,以便弄清楚哪些物體離你近,哪些物體離你遠。即便是二維圖像也存在兩種很強的深度線索。
大腦在決定哪些視覺特徵屬於某個物體時,要依賴於大體上符合格式塔知覺定律的明顯的視覺線索。因此,倘若一個物體較堅實(接近性)、具有明確的輪廓(封閉性)、朝一個方向運動(共命運),而且整個為紅顏色(相似性),那麼,我們就很可能認為這是一個運動的紅球。
正如格式塔學派已經認識到的那樣,視覺中的一個重要操作就是圖形背景分離。要識別的物體稱為"圖形",其周圍環境稱為"背景"。這種分離也許並不總是輕而易舉的事,仔細觀察圖9你就會知道,如果你從來也沒有看到過這幅圖,你會很難看出有什麼可識別的物體。但過了一會兒,你就有可能意識到,圖畫的一部分代表一隻達爾馬提亞(Dalmatia,南斯拉夫地名)狗。在這種情形,圖形背景的分離被有意複雜化了。
在盲點處看到的東西是不容易研究的,因為它偏離凝視中心15度。正如我前面說過的,那裡的東西我們不能看得很清楚。拉馬參准和英國心理學家理查德·格里高理(Richard Gregory)已經完成了一個稱為"人造盲點"的實驗。該盲點離凝視中心較近。(丹尼特曾在腳註中提到這一工作,但對他們的結果不甚滿意。)更引人注目的是,拉馬參准及其合作者對一個病人進行了檢驗。他的問題不是出在眼睛,而是在大腦的視區內有一小部分損傷。這樣的病人不能如實看到視場中相應位置的東西。這一塊區域是盲區。但毋庸置疑,只要放寬時間,他的大腦就會利用從周圍得出的合理推測來填充它。
讓我們轉向討論深度信息的主要來源(1)。它通常被稱作"體視",依賴於雙眼觀察同一物體時景物圖像的微小差異。19世紀中葉,物理學家查爾斯·惠特斯通爵士(Sir Charles Wheatstone)最早向人們清楚地演示,恰當呈現的雙眼圖像可以給人生動的深度印象。(懷特斯通還有一件趣事使人記憶猶新。有一次他在倫敦皇家學會等待發表星期五晚上演說時,因高度緊張而逃跑。從此以後,每個演講者都要按慣例在演講前被鎖在一間小房子內等一刻鐘。)懷特斯通還發明了體視鏡(戰後因設計簡單而普及)。它使每隻眼睛分別觀察拍攝角度略有不同的照片成為可能。拍攝位置的差異就會產生並非嚴格相同的景觀。大腦檢測兩個景觀之間的差異(這在技術上稱為"視差"),結果使照片上的場景顯現出明顯的深度感,似乎就出現在你的面前。
他們的實驗結果可用圖19說明。在陰極射線屏幕上有兩條豎直的線段處於同一直線上。一條在盲斑之上,一條在下。幾秒鐘后,病人就會看到一條直線完全跨過間隙。一個病人還報告說,當屏幕上的線條去掉后,他"在線的填充部分看見一個非常生動的幻象",其持續時間有好幾秒,更令人驚奇的是,如果呈現給兩個病人的是兩條錯開的豎直線(圖19c所示),開始,他們看到的是兩條錯開的直線,但後來兩條線就會相互"漂移"靠近,最後兩條直線完全對齊。然後,大腦填充上它們的間隙,形成一條連續的直線(如圖19d)。報告稱,這些線的水平移動(記住,它們實際上是完全靜止不動的)栩栩如生。兩位病人對此現象深感驚訝,並表現出極大的興趣。
正如我們在後面章節將會看到的,在某種程度上,大腦對不同類型信息的處理是在不同的平行通路中實現的。因此,對如何觀看形狀、運動、顏色等過程分別進行研究是有道理的,儘管這些過程具有某種程度的相互作用。
第一個線索是透視,它可以用埃姆斯變形房間(因發明者阿德爾伯特·埃姆斯(Adelbert Ames)而得名)進行生動的演示。這種房間只能用單眼從外部通過小孔去觀察。這樣,就可以排除任何立體視覺線索。這個房間看起來像個長方體,但在實際上它的一邊很長。與正方形房間相比,它的一個牆角要高得多,也離我們遠得多。當我在舊金山"探索者博物館"(Exploratorium)通過小孔觀看這樣的房間時,我看見一些在房間內跑來跑去的小孩。在房子的一側他們顯得很高(因為這時他們離我很近),而在另一側則顯得很矮(這時他們離得很遠)。當他們從一邊跑到另一邊時(實際上是從近處牆角跑到遠處牆角,再跑回來),他們的大小會發生驚人的變化。我當然明白,孩子們是九_九_藏_書不可能通過這種方式改變身高的。但這一錯覺是如此逼真,使我無法立刻擺脫它。每個孩子的表觀大小是由牆的虛假透視作用產生的。與其他錯覺類似,這一錯覺很難通過"自上而下"(即大腦的最高水平對這一錯覺形成基礎的理解)的作用進行校正。
這便是格式塔心理學家馬克思·沃特海默(Max Wertheimer)。沃爾夫岡·科勒爾(Wolfgang Kohler)和庫爾特·科福卡(Kurt Koffka)的主要研究興趣之一。這場運動於1912年前後在德國興起,並在美國結束。納粹掌權后,他們三人全部離開德國。我的詞典將"格式塔(gestalt)"定義為"一個各部分之間相互影響的有機整體,而整體大於各部分之和。"①換句話說,你的大腦必鬚根據你以往的經驗和你的基因中所體現的遠古祖先的經驗,通過發現各個部分的最優組合,主動地構造這些"整體"。這種組合最有可能對應于真實世界中某個物體的有關方面。很明顯,重要的是各部分之間的相互作用。格式塔學派試圖對視覺系統共同的相互作用類型進行分類,並把它們稱為知覺定律。他們的組合定律包括接近性、相似性、良好的連續性和封閉性。下面讓我們依次對它們進行討論。
另外一個距離線索是紋理的梯度變化。如圖16所示。你只要看到這種草地的圖,就會立刻產生草地逐漸離你而去的印象。這是由於,頁面上的草葉自下而上逐漸變小的緣故。你的大腦不會將它看成是一面平坦而垂直的牆,在它的下面草長得比較高,而上面草長得比較矮:而是把它看成一個伸向遠方的具有均勻高度的草坪。
封閉性在線畫圖形中表現得最為明顯。如果一條線形成了封閉的或幾乎封閉的圖形,那麼我們就傾向於把它看成是被一條線包圍起來的圖形表面,而不僅僅是一條線。①
①嚴格他講,我們大家都是色盲。因為除了像紫外線這一類我們不能看見的波長外。可以構造出任何數目的、在我們看來是完全相同的波長分佈;而它們如果用一個合適的物理儀器去測量,實際上並不完全相同。除了少數情況有保留外,我們對任一波長分佈的響應可以與僅僅三種波長的合適組合相匹配。這是早在19世紀就已確認的事實。按數學術語,顏色是三維的。
我希望我已經說服了你,看並非如你想像得那樣簡單。看是一個建構過程,在此過程中,大腦以并行的方式對景物的很多不同"特徵"進行響應,並以以往的經驗為指導,把這些特徵組合成一個有意義的整體。看涉及大腦中的某些主動過程,它導致景物明晰的、多層次的符號化解釋。
人們猜測,短程運動可以利用運動信息從背景中分離出圖形①並與運動後效應(有時稱為"瀑布效應")有關。(如果你注視瀑布一段時間,然後把注視點很快移到鄰近的岩石,在很短的一段時間內,你就會看到岩石向上運動。)現在對此現象還有不同的看法。因為最近的實驗顯示,運動後效應可以受注意的影響。
當你觀察眼前較近的真實景物時,你可以通過閉上一隻眼睛親自體驗一下什麼是體視。對大多數人而言,此時的深度感並不像同時使用雙眼時那麼強。(當然,由於上面提到的其他深度線索的存在,即使閉上一隻眼睛,你仍可具有較好的深度感。)另一個明顯的例子就是建築、城市、風景等的寫生或攝影。在這種情況下,兩隻眼睛就能使大腦推斷出畫面是平面的。實際上,用單眼仍然可以獲得較生動的深度感覺。只要你站在一個沒有玻璃反光的位置,並用手擋住圖畫的框架。這些動作去除了圖畫表面的某些平麵線索,使得藝術家在圖畫中用於表達深度信息的線索產生較強的效果。
為了強調這一結果,拉馬參准又將其他幾個類似的圓環放入被試者的視野中,當這些圖形呈現之後(其中一個圓環圍繞盲點,其他圓環放在別處)。被試者報告說,他不僅看到盲點區域的完整圓盤,而且看到圓盤立刻"跳出"(popout)。這表明,被試者的注意立刻被圓盤所吸引,這和你睜開雙眼觀看黃色環組成的隨機陣列中有一個實心圓盤時的情況完全一樣。明顯與圓環不同的圓盤會立刻跳出在你前面。正如拉馬參准所說,你確實對盲斑進行了填充,而不是僅僅忽略了那裡存在的東西。因為,被忽略的東西怎麼能真正跳出來呢?
格式塔的相似律是說,我們將那些明顯具有共同特性(如顏色。運動、方向等)的事物組合在一起。如果你看見一隻正在跑的貓,你就會把它身體的各個部分組合在一起。因為一般來講,當貓跑時,它的各個部分會在一個方向上運動。同樣原因,正在樹叢中爬行的貓也會被識別出來。但是,如果它紋絲不動,我們就很難發現它。
我們對最早階段視覺加工知識的了解,部分來自於對眼和腦的研究(參見第十章)。需要執行的最早操作差不多是去除冗餘信息。眼中的光感受器對落人眼睛的光強起反應。假如你觀察一面完全均勻而光滑的白牆,那麼你眼內的所有光感受器將會對光作出同樣的反應。有什麼理由將所有這些信息傳遞給大腦呢?對眼底視網膜來講,最好是先對這些信息進行處理,使大腦知道哪裡是空間上光強變化的地方——牆的邊緣。如果整個視網膜區域沒有光強變化,那麼就不發送任何信號。大腦從"無信號https://read.99csw.com"就可以得出"無變化"以及牆的這一部分是均勻的推論。
下面我們稍微提一下另外一些視覺恆常性。一個物體看上去總是大致相同的,即便我們沒有直視它,使得它落在了視網膜上的不同部位也是如此,如果我們在不同的距離觀察一個物體,物體的視網膜圖像可能變大或變小或產生一定的旋轉。然而,我們同樣將它看做是同一物體。我們將這些恆常性視為理所當然的事情。但簡單的視覺機器卻無法做到這一點,除非它具備發育成熟的大腦所具有的完成該任務的固有裝置。大腦到底如何完成這些任務,我們仍然不十分清楚。
請看圖8a所表示的一組八個奇形怪狀的物體。中間兩個與字母Y類似,另外六個為扭曲的箭頭。而在圖8b,你大概會看到一個被三個斜條遮擋的三維立方體框架。現在,那些奇形怪狀的物體已成為上下兩圖的組成部分。第二個圖形中更容易看成是立方體,因為它似乎是一個被斜條遮擋的單一物體。而第一個圖形,由於缺少任何遮擋線索,因而更容易被看成是八個獨立的物體。
舉個例子就會較清楚了。請看圖5中的這張照片。你會毫不費力地立刻看出,這是一張正在注視窗外的年輕女子的面孔。但仔細觀看就發現,窗戶的木窗欞將該女子的面孔分成了四部分。但是,你並沒有把它看成是四個不同人臉的四個分離的片斷。你的大腦將它們組合在一起,解釋為一個單一物體——被面前的木窗欞部分遮擋的一張面孔。這一組合是怎樣完成的呢?
①最近,加利福尼亞大學(伯克利)心理學家斯蒂芬·帕爾莫(Stephen Palmer)提出另外兩條律:共同區域(commonregion)和聯結性(connectedness)。共同區域(或稱包容性)意味著相同的知覺區域組合在一起。聯結性是指視覺系統把均勻的、聯結在一起的區域知覺為單一單元的強烈傾向。
為什麼會這樣呢?進入眼內的信息不僅取決於表面的反射特性(顏色),還與落到該表面的光的波長有關。因此,在陽光下和在燭光下,婦女們色彩繽紛的服裝會有很大區別。因此,大腦主要感興趣的不是反射率和照明光的組合,而是物體表面的顏色特性。大腦試圖通過比較眼睛對視野中若干不同區域的響應來抽提出這種信息。要做到這一點,大腦利用了如下約束(假設),即在某一時刻,在該景物的各處,照明光的顏色是相同的。儘管在其他場合,它們可能是明顯不同的,如果照明光是粉紅色,它就使所有的東西程度不同地變為粉紅色。因此,大腦就力圖校正它。這就是為什麼陽光下的紅色纖維在人工照明下看起來依然是紅色的原因。但是,正如我們知道的,它看上去並不完全相同,因為校正機制並非工作得盡善盡美。
但是,這一論證是不充分的。因為他沒能證明,盲點處的信息無法推論出來。他只是說明大腦可能沒有進行這一推論。說大腦肯定沒有完成這件事情的必需機制也是不正確的。對大腦的細心研究表明,確實具有某些神經細胞有可能完成這一任務(見第十一章)。
大腦的運動知覺由兩種主要過程進行處理。它們可以粗略地被稱為"短程系統"和"長程系統"。前者發生在比後者較早的加工階段。短程系統並不能識別物體,而僅能識別由視網膜接收並傳遞到大腦的光模式的變化。它可以抽提運動的"基元",但並不知道是什麼物體在運動。換句話說,作為初級的感覺,這種簡單的運動信息是有用的。它是自動操作的,即不受注意的影響。
還可能構造一幅模稜兩可的圖形背景分離圖像。請看圖10。第一眼看來,它像一個花瓶,但繼續觀察就可能看成是兩張臉的側視圖。本來花瓶是圖形,而現在人臉的輪廓線成了圖形,原先的花瓶就成為背景了。但是,這兩種解釋很難在同一時刻看到。
顏色知覺也並非像看起來那樣直截了當。基本的觀點認為它與眼內不同類型的光感受器有關。每種光感受器只對有限波長範圍內的光起反應。重要的是我們應當意識到,單個光感受器的反應怎麼會不依賴於輸入光子的波長。一個光感受器可能捕獲一個光子,也可能捕獲不到。如果確實捕獲到,則不管光子的波長如何,其效果會完全相同。但它響應的概率卻依賴於波長。某些波長激活它的概率很大,某些波長則很小。比如,它可以經常對"紅"光子起反應,卻很少對"綠"光子有響應。
讓我們舉一個(過分簡單的)例子。一個紅色方塊在屏幕上閃爍很短的時間,再隔一段時間后,在離紅方塊不遠的地方緊接著出現一個閃爍的藍色三角形。如果時間、距離等參數選取得使長程系統佔優勢,那麼觀察者就會看到紅方塊變成藍三角並從一個位置移到另一個位置的表觀運動。另一方面,如果選擇的參數主要激發短程系統(時間間隔和距離都很小),那麼觀察者將只看見運動而看不見運動的物體。他感受到運動但不知道什麼在運動。在大多數情況下,兩種系統在某種程度上可能同時起作用。只有精心設計的刺|激才會僅僅激活一個系統。
離你較近的物體的體視最顯著,因為此時雙眼視差最大。顯然,要使雙眼看到同一物體的景象,物體差不多就要在你的正前方。它不能向一側偏離太遠,而使鼻子遮住一隻眼的視線。靠捕食為生的動物如貓、狗等,通常雙眼都在前方。這樣它們就可以利用體視抓read•99csw.com捕獵物。而對於其他動物,如兔子,雙眼長在頭的兩側更有好處,這樣,它們就可以在寬廣的視野內發現天敵。但與人類相比,它們的體視能力很有限,因為它們雙眼的視野重疊很少。①
格式塔學派還有一個被稱為"簡潔"(Pragnanz)的普遍原理,它可以近似地被譯為"優良性"。它的基本思想就是視覺系統對輸入的視覺信息作出最簡單、最規則和具有對稱性的解釋。大腦如何判斷哪個解釋"最簡單"呢?現代的觀點認為,最好的解釋往往只需要很少的信息(在技術意義上)進行描述,而壞的解釋往往需要更多的信息。①
運動情況又怎樣呢?視覺系統對運動感興趣的原因是明顯的。當你看電影時,儘管銀幕上看到的是一系列快速呈現的靜止畫面,而你卻具有運動物體生動的印象。這種現象稱為"表觀運動"。在這種相當人為的情況下,視覺系統可能會出現失誤。汽車或馬車輪子的輻條有時看起來會向相反方向轉動。一般說來,它發生的原因已很清楚。這大體上是由於大腦把一幅圖像中的一根輻條與下一幅圖像中離它最近的那根輻條聯繫起來引起的。由於輪子在不停地轉動,被聯繫在一起的可能並不是同一根輻條,而是其他鄰近的一根。由於所有的輻條看起來完全一樣,大腦很可能把相鄰兩幅圖像中兩根不同的輻條聯繫在一起。如果聯繫在一起的兩根輻條所在的位置完全相同(相對於汽車),則輪子看起來就會是靜止不動的。如果轉速稍微放慢一點,則輪子的輻條看起來就會向後轉動。特別是舊式電影中,這種現象時有發生。當汽車減速時,輻條看起來就改變方向(相對於汽車的運動)。心理學家們已經做了大量實驗,試圖確定獲得好的表觀運動所需要的條件。
這種情況的幻覺邊界主要由於了組線段的端點排成了一條線。機場中的"線"出現的原因有多種,如物體(如襯衫)的圖案或斑馬的條紋以及陰影等。一個遮擋背景的物體經常會截斷背景中的線。在這種情況下,線段端點產生的虛幻輪廓將會勾畫出這一物體的輪廓,就像圖15那種故意設計的圖形那樣。正如心理學家拉馬參准(V.S.Ramachandran)所說:"虛幻輪廓的感覺可能比真正的輪廓還真實(對我們更重要)。"
另一個有力的線索就是遮擋。即一個靠近你的物體部分地遮擋遠處的物體。我們在圖5中就已看到過這種情景。一個女孩的面孔位於窗玻璃的框架之後。利用這一線索,大腦就能推斷出,被遮擋物的各個不同部分應當屬於同一物體,就像本章開頭我們討論過的那樣。
還有一些深度線索。一個是物體的表觀大小。一個熟悉的物體,當它離我們較遠時它在視網膜上的像就會變小。因此,如果該物體的表觀尺寸較小,大腦就認為它離我們較遠。另一個深度線索是遠處的風景通常看起來比較藍。所有這些線索都被藝術家們所利用,特別是在文藝復興時期透視現象被發現以後。卡那來特(Canaletto)的威尼斯風景畫便是很好的例子。
讓我們先從形狀開始,很明顯,抽提輪廓對於大腦非常有用。這就是為什麼我們對線條圖能如此容易地產生反應的原因。即使沒有任何陰影、紋理、顏色等特徵,你仍然可以對某景物的線條圖形作出解釋(如圖11)。這說明,大腦中某些元素對精細的細節有較好的反應,另外一些對細節較少的部分起反應,而其他元素則對空間上的粗略變化起反應。你如果僅僅能看到後者,這世界就會模糊得像焦距沒調準一般。心理學家常使用"空間頻率"一詞。高空間頻率相應于精細的細節,低空間頻率對圖像在空間上的緩慢變化起反應。
①這種從背景分離圖形的任務提出了一個困難的理論問題,因為大腦必須在不知道什麼是圖形的情況下進行圖形背景分離。
這就是對為什麼我們能看顏色所作的基本解釋。但它還需要進行某些修正。在此,我僅想提一下所謂蘭德效應(因偏振片的發明者埃德溫·蘭德(Edwin Land)而得名)。蘭德以戲劇性的方式向我們演示,視野內某斑塊的顏色並不僅僅依賴於從該斑塊進入眼睛的光的波長,它還與從視場其他部分進入眼睛的光的波長有關。
接近律說明,我們傾向於將那些相互靠得很近且離其他相似物體較遠的東西組合在一起。這在圖6中就看得很明顯。該圖由許多規則的矩形陣列小黑點組成。你的大腦既可能將它們組織成水平線也可能組合成垂直線。但實際上,你把它們看成是垂直線。這是因為,一個點到其最近點的距離,在垂直方向要比水平方向短。其他實驗顯示,接近律通常指"空間上接近",而非在視網膜上的接近性。
——托馬斯·里德(Thomas Reid)
填充可能並非是盲點所特有的過程。更可能的情況是,它以某種形式發生在正常大腦的多種水平。它使大腦能從僅有的部分信息中猜測出完整的圖畫。這是一種非常有用的能力。
①一小部分人似乎缺少真正的立體視覺。
①這可能或多或少地依賴於估計信息內容時採用的是哪些"基元"(primitives)。
運動和顏色之間具有奇怪的相互關係。大腦的短程運動系統有些色盲,它主要觀看黑白圖像。利用演示很容易說明這一點。將僅有兩種均勻亮度的顏色(比如紅和綠)構成的運動模式投射read•99csw•com到屏幕上。然後調節兩種顏色的相對亮度,使它們對於觀察者來說看起來具有相同的亮度。這一過程必須對每個人分別進行,因為你和我的色平衡點不會完全相同。①這一平衡條件被稱為"等亮度"。
其他的一些實驗表明,並非視覺每個方面的填充都是同時進行的。形狀、運動、紋理和顏色的填充可以在不同時間內完成。例冤五章注意和記憶如,當視場由許多運動的隨機紅點組成時,一個病人將顏色"滲入"到盲區幾乎是立刻完成的,而在5秒鐘以後才會形成運動圓點的動態模式。
視覺運動系統的另一個作用是指導你在環境中運動的方式。當你向前行走時,你的眼睛看著前方,你上下左右的視覺場景就會從你身邊掠過。這種視網膜圖像的運動被稱作"視覺流"(visual flow),在飛機著陸時它對飛行員幫助極大,一個沒有體視的單眼飛行員可以藉助視覺流信息使飛機安全著陸。沒有視覺流的地方是你正朝它運動的那一點。所有圍繞該點的物體似乎都向遠離這一點的方向運動,儘管它們的速度有所不同(如圖17)。這種視覺信息幫助飛行員找到跑道上正確的著陸點。
我們現在要考慮的是,當我們觀看物體、它與我們及其他物體的相對位置以及它的形狀、顏色、運動等某一屬性時,大腦必須執行的某些基本操作。也許,我們應該認識到的最重要的一點,就是視野中的物體並不像你看到的那樣。每個物體並非以清楚和確定的方式做了標記,你的大腦必須使用各種線索,使景物中對應同一物體的各個部分整合在一起。在現實世界中,這並不是一件容易的事情。物體可能部分被遮擋或是呈現在易於混淆的背景之中。
格式塔知覺定律不能看作是嚴格的定律,而只能算是一種實用的啟髮式研究。因此,它們可以作為視覺問題的合適的人門知識。真正哪些操作過程導致了這些"定律"的出現,這正是眾多視覺心理學家試圖發現的東西。
現在,我們對視覺心理學的複雜性已有了大體的了解,顯然,觀看並非是一件簡單的事情。這與我們僅憑日常經驗作出的猜測有很大的差別。它的工作方式還沒有被我們完全理解。它涉及許多我們不得不略去的實驗和概念。下一章我們將涉足看的兩個其他方面——注意和短時記憶,用來拓寬我們的研究領域。它們都與視覺意識有緊密的聯繫,而且還會引人不同視覺加工所需時間這樣一個十分棘手的課題。
線條能產生兩種與遮擋有關的神奇效果。圖2所示的卡尼莎三角屬於第一種。白色三角形的虛幻邊界是由黑色缺損圓盤的直線邊界的延伸形成的。另一種效應如圖15所示。
所有這些例子都說明,大腦可以從視覺場景的多個不同方面抽取有用的視覺信息。那麼,如果外界提供的信息不完整,大腦如何處理呢?眼睛的盲點就是一個很好的例子。如我們在第三章中講過的那樣,你的每隻眼睛中都有一個盲點,你的大腦會對它進行"填充"。因此,即使你閉上一隻眼睛,也看不到視場中盲點處有一個洞。哲學家丹·丹尼特(Dan Dennett)不相信存在填充過程。在他的(意識的闡釋)(Consciousness Explained)一書中,他正確地爭辯說"信息的缺失不等於缺失的信息。"他還說:"你要看見洞,大腦的某個地方就必須對反差作出響應:或是內外邊緣之間的反差(但在這個位置,你的大腦沒有完成該任務的裝置),或是前後之間的反差。"因此,他認為不存在什麼填充,只是缺少那裡有洞的信息。
另外一種運動效應是理髮店標誌牌錯覺(barbers pole illusion)。因為圓柱上有螺旋條紋,當它繞長軸旋轉時,條紋看起來不是在轉動而是在順其長軸方向運動,通常是向上運動。(這將在第十一章中作充分討論J因此,我們的運動知覺並不總是直接的。在這種情況下,你看到的並不是每個條紋的局域運動,而是大腦錯誤地把它想像為整個模式的全局運動。
①大腦如何利用視差是個值得重視的理論問題。比如,需要弄清楚,一隻眼睛的圖像中的哪個特徵與另外一隻眼睛的哪個特徵相對應。這稱為"對應問題"。最初認為,要解決這個問題,大腦首先要識別物體,在貝爾實驗室工作的匈牙利心理學家貝拉·朱爾茲(Bela Julesz),用隨機點立體圖進行的精彩的實驗清楚地顯示,兩圖之間的"對應"可以在先於物體識別的、低水平的信息處理階段實現。
換句話說,大腦需要一個合理的解釋而不是奇特的解釋。這就意味著,這種解釋不因觀察點的微小變化而發生根本改變。這是由於,在過去當你看一個物體時,你常常在景物中運動,因此,你的大腦已經把該物體的各個不同方面記錄了下來,並認為它們屬於同一個事物。
另一個令人信服的線索是"從運動恢復結構"。這是說,如果一個靜止物體的形狀難以看清楚(經常是由於缺少某些三維形狀線索),那麼稍微轉動一下該物體就容易識別了。在講課時,如果把一個由小球和輻條製成的複雜分子的模型投影在屏幕上,就不易理解。但如果播放它的轉動模型的電影,其三維形狀就會一目了然。在電視節目《生命的故事》的片尾,你可能看到過這種情景。在那裡,DNA分子的模型隨空中的音樂而旋轉。