第05章 知觉实验 一、目的要求： 了解知觉研究中的变量以及知觉现象的实验研究。 二、讲授内容： （一）知觉研究的基本变量 （二）知觉现象的实验研究 引言 知觉是当前的客观事物的各个部分和属性在人脑中的综合反映。 因此，知觉的事物是复合刺激物，知觉一般是由多种分析器的联合活动产生的。 知觉的形式不仅与分析器的活动有关，而且依赖于过去的知识和经验。这两者是相互联系的。 知觉的分类方法很多 ，包括空间知觉、时间知觉、运动知觉、错觉等。 知觉研究的基本变量 （—）自变量 知觉研究中可作为自变量的刺激特别多，刺激的时间间隔、空间间隔、持续时间和空间三维变化等都可以作为自变量。 我们可以把某种刺激的组成部分分开，以一定的时间间隔呈现给被试，从而研究被试的知觉变化。 知觉研究中最常用的有二类自变量： 一类是刺激在量上的变化，即刺激的定量变化， 一类是刺激的定性变化，采用这类自变量变化的实验，往往是为了研究人或动物于特殊环境下的知觉变化状况。 刺激的定量变化 埃里克森和柯林斯作了一项实验，他们用散点图作为刺激物。图中（a）和（b）是两张无意义的散点排列图。假如把（a）和（b）重叠起来，则可以看到一个由两图合并构成的无意义音节“VOH”的散点图（c）。 实验结果 实验中分别将（a）图和（b）图以6毫秒的呈现时间和 25～100 毫秒的时间间隔连续呈现出来。结果发现，随着两张散点图（a）和（b）之间的呈现时间间隔的逐渐缩短，被试对无意义音节“VOH”识别的次数逐渐增加。 用刺激的持续时间来作为自变量，常见于时间知觉的实验中，主试把声和光的刺激持续一定时间呈现给被试，要求被试用同样方法将这一持续时间复制出来。 2、刺激的定性变化 采用定性变化的自变量实验，往往是为了研究人或动物在特殊环境下的知觉变化情况。 例如将人或动物置于完全黑暗的环境中，剥夺正常的知觉信息的输入或者将正常的知觉进行严重的歪曲等等。 斯特拉顿和柯勒曾设计了一种变形眼镜，他们利用包括特制望远镜在内的透镜及反射镜系统将网膜像反转或变位，戴上这种眼镜所看到的世界是上下颠倒和左右反转的 。 （二）因变量 因变量是实验中由刺激所引起的反应变化，以下我们将讨论知觉实验中常用的因变量，如何对因变量进行控制，以及因变量与自变量的关系。 常用的因变量 （1）语言描述 知觉实验较感觉实验更为复杂，因而反应形式更多地采用被试的语言描述。 如主试把各种各样的形状呈现给被试，要求被试在知觉到形状后给出这一形状的名称。 但是，客观上的形状是不计其数的，而只有一小部分具有特定的名称，如正方形、梯形、圆形和三角形等，形状愈复杂，被试的语言描述愈困难。 所以言语描述具有一些不利之处，没有经过专门训练的被试，其语言描述的精确性不高，而受过训练的被试的语言描述，又很难说是由实验中的刺激所引起而不是由训练本身所引起的。 语言描述带有很大的主观性，各人的言语描述因过去经验、情感动机、身心状态等一系列因素的不同而不同。在具体的研究中，往往要参考其他因素或者把言语描述和其他反应变量结合起来。 格兰泽在形状识别的研究中发现，被试对于具体的形状如正方形、三角形等，其描述的言语很短；而愈是复杂的、不规则的形状，被试的描述语言愈长。因此，格兰泽提出被试描述某一形状时所用的语言长度也是一种对于刺激量大小的测量。在一般情况下，被试描述某一具体形状时所用的言语愈长，则识别它的准确性就愈小。在这类实验中，言语描述的长度本身就成为一种因变量。 在这类实验中，我们必须注意知觉现象与感觉现象、记忆现象的混淆。 例如，有时被试的言语描述不是对他知觉到的刺激的描述，而是对于刺激的记忆进行描述。在实验中做到对它们的真正区别常常是很困难的，这要靠实验的良好设计和主试的经验、技术等，同时被试的一定训练也是需要的。 （2）时间测量、反应时和其他 时间测量是心理学实验中最常用的方法之一。反应时同样可以用作知觉实验的一个因变量。 如将一系列复杂程度不同、受掩蔽程度不同的图形呈现给被试，同时记录被试对图形辨认的正确性或错误量以及从刺激呈现到图形被辨认出的时间等。在知觉实验中反应时作为一个测量指标通常是与其他指标结合起来使用的。 知觉实验中的因变量大都是从反应的准确性和速度等方面来考虑的。在某些错觉实验中也考虑量的变化和自我估计等方面。 例如海门斯发现对一个错觉图形的连续观察会使错觉量减少。 他用调整法进行研究，让被试多次观看缪勒-莱尔错觉图并进行调整，使图上的两个线段看起来主观上相等。虽然主试并不告诉被试他每次所调整的结果，但在多次观察后错觉量也逐渐减少以至最后趋于零。使用恒定刺激法时，主试用缪勒-莱尔错觉图中的一条线段作为标准刺激，保持其长度恒定；以另一条作为变量，每次呈现的长度不等，按随机顺序连续呈现。被试在每一次呈现时将它与标准刺激进行比较并做出它是等于、长于或短于标准刺激的主观判断。 2、因变量的控制 确定了因变量之后，还需要对因变量进行必要的控制，因为对于一个或一组刺激，被试的知觉反应往往是无限的。如何把被试的反应控制在实验要求的方向上，是实验之前应该解决的问题。我们可以通过两个途径来达到对因变量的控制，一是确定一定的指示语，二是选择适当的反应指示。 选择反应指标要考虑到以下几点： 有效性：即所选择的指标能够充分反映实验中的知觉现象，指标的变化确实反应了被试知觉上的变化。同时也要认清指标的适用范围，了解它的局限性。对实验中反应指标的选择要作全面的考虑。 客观性：所选择的指标必须是客观的。它可以用客观的方法观察、记录下来。在相同条件下它可以再现，具有可重复性。 数量化：数量化是任何科学实验的基本要求。把指标数量化不仅便于观察和记录，也有利于对实验结果的统计处理和提高实验的精确度。 （三）控制变量 1.一般的控制变量 非自变量刺激的物理量 被试的机体因素 非自变量刺激的物理量 一般说来，不作为自变量的刺激的物理量都需要控制，如刺激的持续时间、强度、照明、对比等。 例如在一个关于图形的正置与倒置对图形辨认的影响实验中，实验者先呈现给被试40张分别有正置和倒置的图片，然后呈现给被试一对一对的正置图片。每一对图片中有一张是被试先前看过的，另一张则是新的。主试要求被试指出每两张图片中哪一张是他在前40张里见过的。 在这一实验中控制变量首先是图片呈现的速度，如果40张图片呈现的时间不同，那么呈现时间长的必然有较多的可能性被认出来。由于实验不是要考察呈现时间的长短对图形辨认的影响，所以这一因素需要加以控制，在实验中40张图片按3秒一张的速度连续呈现。 图形的难易程度或复杂性也是一个变量，在这一实验中也需要加以控制。另外，实验时的照明条件、图片的先后次序、大小等都是需要加以控制的变量。 被试的机体因素 被试的机体因素如情绪、动机、遗传、经验、年龄等也是知觉实验中的控制变量。 例如在上一实验中被试的年龄和经验都需要进行控制。不同的年龄和经验本身就是一个自变量。如果上述实验中的被试有小学生、中学生又有大学生，那么实验结果的差异就很难说是由正置和倒置因素引起的。 控制变量的方法： 排除法 恒定法 二、知觉现象的研究 1.错觉 2.空间知觉 生理调节线索 单眼线索 双眼线索 深度视锐 3.运动知觉 真动知觉 似动现象 诱动现象 三、视觉实验 （一）视觉研究中的基本变量 1.视觉的物理刺激及其测量 可见光谱 单色光的单位 光度学 可见光谱 光的心理物理特征 光具有三维特征：波长、纯度和振幅。与此相对应的有三维心理特征： 不同波长引起人们不同的色调的感觉； 纯度是光波成分的复杂程度，它引起的视觉反应是饱和度； 振幅是光的强度或能量单位，它引起的视觉维度是明度。 2.视觉实验中的变量 自变量 刺激变量 背景条件 被试者特点 控制变量 累积效应是对人体（或生物）有影响的环境条件或有关因素（如药物等），多次暴露所造成的生物效应的累积或叠加。 累积效应通常有三种情况：一种是多次暴露的效应形式的简单相加；一种是形成比简单相加更为重的效应；还有一种是比简单相加更为轻的效果。 视觉机能的特点提醒我们要注意刺激时间、面积在视网膜作用点产生的累积效应。 视觉研究还要注意刺激强度的变化是属于明视还是暗视阶段，刺激的投射点是在视网膜的中央凹还是边缘。 在颜色视觉的研究项目中必须控制的变量似乎更多、更复杂。 3.因变量 一般在视觉实验中，刺激变量借助于仪器，因而较为严密。然而，视觉实验在如何定量因变量方面，就不如自变量定量那么精密。 在大多数情况下，实验研究者记录到的因变量值相对于严格定量的刺激量值而言，一般是很粗糙的，有的甚至只是一些非量化的判断反应。 因此，研究者能否根据因变量推断某种视觉现象发生的过程和特点，首先取决于为保证自变量和因变量之间的对应关系而采取的措施是否有效；其次涉及处理因变量的技术是否适用及合理。 刺激—反应的保证措施的关键在于“控制”额外变量，而后的处理工作按照因变量的性质，有的是直接的，有的是间接的。 当一项实验的因变量值是定量时，后期处理就能直接进行。 例如，有相当部分的视觉实验采用调整法程序，被试者调定的量值一般都能够直接读出。 如明度差别阈限实验： 但有的实验只能通过被试作口头报告来表达他的比较判断结果。 例如，在颜色后象的研究中，由于被试者根据主观经验得到的现象报告结果，实验者只能将这些报告汇总后进行处理，间接地获得某些数据资料。 由于因变量是由实验者观察或记录的变量，因此，不管实验者用什么方式处理因变量，都必须先作好因变量的记录工作。 有时候，实验者要借助计量仪器才能读出被试的反应量，为了防止度量时产生偏差，记录时就要注意操作技术。 如用照度计测量入射光，硒光板与光源之间的距离和相对角度都必须限定好，否则，差之毫厘就会导致严重误差。 实验者对记录口头报告的结果也要作出限定，一些限定有时候可以明确告诉被试者用规定范围内的词汇报告自己的感觉经验，有时候要防止暗示。 限制标准只能由实验者掌握，其目的是使被试者报告中的各种表达都可能被纳入相应的等级范围以内。这样，一个统一的指导语就十分重要了。 总之，视觉实验的因变量要能达到灵敏反应视觉过程或现象的程度，实验者必须很仔细地设计实验，严格地把握好自变量、控制变量和因变量。 （二）视觉研究中的基本实验 明度阈限 视觉适应 后象 闪光临界融合频率 视觉掩蔽 视觉对比 视敏度 明度阈限测量 明度是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉。 思考：如何测量明度绝对阈限和差别阈限？ 视觉适应 1.暗适应研究 （1）人眼对低亮度环境的感受性缓慢提高的过程，称为暗适应。 暗适应曲线 暗适应机制 化学反应说。克劳福德（Crawford，1947）用分光描记法确定视杆细胞中的视紫红质的化学反应过程是暗适应过程的机制。视紫红质（visual purple）是一种化学感光物质，在曝光时被破坏变色，在暗适应中又重新合成而恢复活性。 视紫红质的化合过程： （2）外界条件对暗适应过程的影响 布兰查德（Blanchard，1966）研究了适应前的照明作用，下图是他所得的结果。 （3）暗适应与瞳孔大小的变化 伴随暗适应的还有瞳孔大小的变化。从明亮处进入黑暗处，在10秒钟瞳孔扩大到最大直径的三分之二，达到完全扩大约需要5分钟。这个过程中，瞳孔的直径由2毫米扩大到8毫米，进入眼球的光线增加到10到20倍。 （4）暗适应的应用 二次世界大战期间，迈尔斯曾经特制一种红色护目镜，戴上这种红色护目镜后既能使视锥细胞在明暗视场中都有较高的感受性，又能使视杆细胞相对地不受视场光线的变化而保持暗适应状态。 一些暗室用红灯照明，也是运用同样的道理。 2.明适应研究 明适应（或亮适应）（light adaptation）是指在光亮中视觉感受性很快下降的过程。 明适应时，眼的感受性不是提高，而是降低，与暗适应正好相反。 布兰查德（Blanchard 1931）用阈限法揭示：视杆细胞在极端黑暗转入极亮的条件下，其感受性下降100万倍。 赖特（Wright，1934）用间接方法求得光适应曲线，发现中央凹的光适应过程很快，它暴露在光线中一分钟后就几乎全部完成。 （1）明适应范围 眼睛适应光强度变化的范围很大，这个范围约达到13个对数单位，大约要比最弱的绝对阈限的光强一万亿倍。 （2）明适应的机制 光适应过程中，眼睛首先通过调节瞳孔大小来适应光线刺激的强弱变化。光量的增加，瞳孔在3至4秒钟内就能迅速缩小以保护视网膜，免使过强光线对它的损伤。与此同时，视杆细胞作用转到视锥细胞作用。 瞳孔的放大和缩小是调节的第一道关口，它的大小根据进入眼睛的光线强度的变化，上图列出不同视场亮度下，眼睛进行适应时的瞳孔直径、瞳`孔面积的平均值。 但是仅仅凭借缩小了的瞳孔还无法适应高强度的光。研究者发现，在视网膜的外层还有许多黑色颗粒，它们是一些具有保护作用的物质，能减少直接作用于感光细胞的光能量。 所以，遇上强光刺激，人们会保护性地闭上眼睛，或戴上太阳镜，使眼睛逐渐适应光照水平的变化。 3.间视觉 间视觉是介于暗视觉和明视觉之间的一个视觉阶段。 研究者一般认为，当光亮达到10-3烛光/平方米以上时，视锥细胞便被激发，这是间视觉的表现。 间视阶段是视锥细胞和视杆细胞相互作用的阶段。 后象 刺激物对感受器的作用停止以后，感觉现象并不立即消失的现象。 闪光临界融合频率（视觉的时间辨别） 一个间歇频率较低的光刺激作用于我们眼睛时，就会产生一种一亮一暗的闪烁感觉，随着光的刺激的间歇频率逐渐增大，闪烁现象就会消失。由粗闪变成细闪，当每分钟闪光的次数增加到一定程度时，人眼就不再感到是闪光而感到是一个完全稳定的或连续的光。这一现象称闪光的融合。 闪烁刚刚达到融合时的光刺激间歇的频率称为闪光临界融台频率（CFF）。 闪光临界融合频率是人眼对光刺激时间分辨能力的指标，是物理刺激与生理心理机能相互作用的结果，是受刺激的时空因素以及机体状态制约的感觉过程。 测量闪光临界融台频率的方法： 转盘闪烁方法 电子仪器 影响闪光临界融合频率的因素： 疲劳 光相的强度 刺激面积 杆体细胞和锥体细胞的闪光临界融合频率不同 视觉掩蔽 在某种时间条件下，当一个闪光出现在另一个闪光之后，这个闪光能影响到对前一个闪光的觉察的现象。 视觉对比 由光刺激在空间上的不同分布引起的视觉经验，有明暗对比、颜色对比。 明暗对比、颜色对比实验 视敏度 视敏度是指分辨物体细节和轮廓的能力，是人眼正确分辨物体的最小维度。视敏度通常以找出两个物体之间的最小间隔来表示，它受物体的网膜映象、照明等因素的制约。 （1）视角与网膜映象 对象与眼睛所成的张角，叫做视角。视角的大小决定映象在视网膜上投射的大小。 （2）视敏度测定及其特征 医学界用视力表测定视敏度，它是以视角的倒数来表达的，其公式为： 检查视敏度的几种常用方法 a）觉察能力测试 觉察测试采用一条线或一个点，只需让被试者判断在一个视野里刺激是否存在即可。 b）再认（即识别）能力测试 c）解象能力测试 解象是知觉某一模式具体元素之间分离的能力。 d）定位能力测试 定位是感觉两根线是否连续或彼此有些错为的能力。 影响视敏度的因素 1）不同亮度会影响视敏度 亮度增加，则视敏度增加，两者关系是对数关系。 2）物体与背景之间的对比度不同，视敏度将受到影响 当物体与背景之间的对比度加大时，则视敏度提高；反之，视敏度降低。 3）视网膜不同部位的视敏度也不同 因为锥体细胞对细节分辨起主要作用，所以，在视网膜中央凹处（即锥体细胞集中之处）视敏度最大。 4）视觉的适应影响视敏度 暗适应时眼睛的视敏度不如明适应时的视敏度高，这是因为视杆细胞与视锥细胞在功能上不同的结果。 克雷克（Craik， 1939）让被试者被适应有一定照明的空旷视野，然后转向另一视野，并要求被试者报告看到的是两条平行黑线还是一条黑线，结果发现，在眼睛适应的空旷视野和试验视野照明条件大致相同的水平时视敏度最高。 5）闪光盲会降低视敏度 在明适应的条件下，突然的强光刺激会暂时降低视敏度，这种现象称为闪光盲。 闪光盲持续的时间长短与闪光强度、曝光时间、照射的视网膜部位、目标大小、瞳孔和眼的适应状态都有关系。闪光盲也许是视觉功能的保护性抑制，但是过强的闪光可能造成永久性损伤。在不同的工作场合，闪光盲会危及机体安全或导致事故发生。 6）练习可以大大提高对目标物的视敏度 （三）颜色视觉 1.视觉的颜色现象 （1）颜色的基本特征 颜色可分为两大类：非彩色和彩色。 非彩色是指从黑色到白色，由深浅不同的灰色组成的系列。 非彩色系列是无色系列，基本特征主要是明度。非彩色系列各梯度色没有绝对的纯度指标，系列中的各梯度色的非彩色反射率代表物体的明度，反射率越高越接近白色；反射率越低，则越接近黑色。 视觉感受一种颜色取决于三个特性，即亮度、色调和饱和度。任何一种颜色都是由三者总效果的结果。 亮度是彩色和非彩色所共有的属性，它是指作用于物体的光线的反射系数，它同光能的强度密切有关。强度越大，反射系数越大，颜色就越亮，最后成白色；反之，强度越小，反射系数越小，颜色就越暗，最后成黑色。 色调和饱和度是彩色独有的特征。 色调（或色别）是由物体表面反射的光线中什么波长占优势所决定的。 饱和度是色调的表现程度，它是指同一色调的两种颜色，哪一种含颜色较多或较少，它决定于物体所发射出来的光线中规定其色调的波长占多少优势。 实验证明：亮度、色调和饱和度三个特征中若其中之一发生改变，颜色就起了变化。若两个颜色的三个特征相同，那么不论它们的分光组成如何，在视觉上总是产生同样的色感觉。 在物体反射的光线中，占优势的光波波长决定颜色感觉，这是最本质的颜色属性。 颜色的饱和度是指一个颜色的纯洁性，它取决于表面反射光波波长范围的大小，即光波的“纯度”。 光谱上的各种颜色是最饱和的颜色。颜色中掺入白、灰或黑色越多，它就越不饱和。 2.颜色混合和混合定律 颜色混合（或混色）（color mixture）涉及两大法则，一是满足色光混合的加色法，二是符合颜色混合的减色法。导致这两种混合方向相反的原因主要是由于材料的物理属性不同。 光谱中的色光混合——加色法 红色+绿色=黄色 红色+蓝色=紫色 蓝色+绿色=青色 红色+蓝色+绿色=白色 红色+绿色=黄色 红色+蓝色=紫色 蓝色+绿色=青色 红色+蓝色+绿色=白色 用颜料、油漆等的混合配色——减色法 它与色光混合不一样。例如黄色颜料是从入射的白光中吸收蓝光而反射红光及绿光，而这两种光合在一起引起黄色的感觉。 减色法的三原色是黄、青、紫，它们是加色法三原色的补色。 黄色=白色-绿色 紫色=白色-红色 黄色+紫色=白色-蓝色-红色=绿色 紫色+青色=白色-绿色-红色=蓝色 混色定律 （1）补色律：补色律是指每一种颜色都有另一种与它相混合而产生白色或灰色，这两种颜色称为互补色。 （2）居间律：居间律是指混合色圈上两个非互补的颜色产生介于这两种颜色之间的中间色。 （3）代替律：代替律是一条很主要的定律，混合色的颜色混合不随被混合的颜色的光谱的光谱成分而转移。不同颜色混合后产生相同的颜色可以彼此相互代替。 3.颜色的视觉现象 （1）颜色对比 颜色对比是两种不同的色光同时作用于视网膜的相邻区域，或者相继作用于视网膜的同一区域时，颜色视觉所发生的变化。前者是同时对比现象，后者是继时对比现象。 注视黄色背景上的一小块灰色纸片几分钟，你就会感觉到灰色的纸片呈蓝色；同理，在绿色背景上灰色纸片会呈红色，这是同时对比现象。 若在灰色背景上放一块颜色纸片，注视短时间后再撤走纸片；或先注视颜色纸片，再插入灰色背景，你就会在背景上看到原来颜色的补色。这是继时对比（或连续对比）。 （2）颜色适应 在黑暗中经过较长的时间，视网膜的感受性会发生变化，这是一种适应现象。 注视一个红色纸片半分钟，然后注视灰色背景，色觉会发生逆转，这就是一种适应。 （3）颜色常性 人眼对物体颜色的感知，在外界条件变化的时候，仍能保持相对不变，表现出颜色常性（或颜色恒常性）。 （四）颜色的心理效应 1.色调的心理效应 ①色调的冷暖感 红色的波长较长，属远感色(或远色) ，给人以温暖的感觉，故又称暖色。 蓝色和紫色波长较短，属近感色(或近色) ，产生阴冷的感觉，故又称冷色。 研究显示不同的个人对于特殊的颜色的反应，其特征具有显著的共同之处。暖色调（黄、橙和红）通常被认为是欢乐的、积极的、刺激的和兴奋的，而冷色调则暗示着宁静、冷淡、镇定和肃穆的。 ②色调的情感 “feeling blue”，blue是蓝色，又可解释为感觉悲哀； “in the pink”，pink是粉红色，又可解释为情况良好； “green with envy”，green是绿色，又可解释为受强烈感情影响的心态，如极为羡慕； “rosy disposition”，rosy是玫瑰色，又可解释为天性乐观的。 每个人对于颜色的感受是不相同的，他们给色彩附加的意义通常取决于他们过去与色彩的联系和经验。然而，有些实验表明，人类对于色彩的反应有某些共同的特征。 ③色调的环境心理效应 不同的工作环境，可根据不同的情况采用暖色调或冷色调，这样会使工作者获得良好的心理效应。 商业广告业对色调搭配的研究。 2.明度的心理效应 ①明度和谐的心理效应 明度对比的一个重要功能是确定形式和形状，使颜色之间的界限更为分明。 相同的明度产生柔和模糊的界限 差别较大的明度则产生严格的清晰的界限。 ②明度对比的心理效应 在明度对比方面，中等明度与暗色对比就会显得较亮，与明色对比就会显得明度偏低。红色被黄色包围时就会比被蓝色包围时显得更暗。 相近明度间隔中单调的图案显示女性的柔弱特质。特别强调黑色的明亮色值往往显得更为有力。 3.饱和度的心理效应 饱和度是颜色的第三个维度，它表示色彩的强度或纯度。强烈的、鲜艳的、饱和的色彩说明强度高；柔弱的、灰暗的，中性的色彩说明强度低。 一种色调的强度由于它和它的互补色的混合而降低。特定色调的最大饱和只有在其明度达到终极的时候才能获得，明度的减少可以自动降低饱和度的标度。相同程度的色调的结合通常创造美观的效果，而柔弱的色彩组合比两种以上最大强度的不同色彩的组合更为和谐。鲜明的颜色往往产生强烈的戏剧性结果，而灰暗柔弱的色调则产生柔和精巧的效果。 与颜色的其他特性一样，饱和度对于整体外观也有很大的影响。鲜艳的色彩也可以产生与暖色调一样的效果，它们往往突出，醒目，使外表尺度增加。柔弱的色彩和冷色调一样，平淡，缓和，较不显眼。 不同饱和度之间的相互作用也能产生一定的视觉效果。强度较弱的蓝色和饱和的蓝色并列就会变成灰色。强度中等的红色与玫瑰红对比就会增加饱和度。例如，生活中穿暗棕色的上衣会使深棕色的头发色彩显得更强烈。 颜色对比效果还随面积大小而有所差别。当刺激面积小到难以区分不同颜色的界限时，就产生色融合现象，产生混色感觉。 颜色的三个特征的协同作用产生不同的心理效应。 4.色彩爱好的民族差异 各国人民对色彩的爱好既有共性又有差异。这些差异是由于社会意识形态、文化历史，人种肤色，民族、地区、气候和风俗习惯等因素造成的。 四、听觉实验 （一）引言 视觉和听觉是人们接受外界刺激的两个最主要通道。 人类生活在充满声音的物质世界里，我们几乎每时每刻都在接受外界的声音刺激。 通过听觉，人们可获得由声音所传递的各式各样的信息。 声音也给人们带来烦恼，例如噪音。当然，噪音能引起多大的烦恼，既取决于声音的性质，也取决于听者的主观态度。 1.听觉的产生 听觉（audition）是个体对声音物理特征的反应。 频率为16~20000赫的机械波为声波。 听觉的适宜刺激是声波。 声波是弹性媒质中物体震动所激起的纵波。 当空气震动到达我们耳内时，就产生听觉。 视觉和听觉的类同之处 听觉刺激声波和视觉刺激电磁波都有三个主要特征，即频率、振幅和波形。与此相应，听觉有音高、响度和音色的区别。具体见下表。 2.声音的特征 波频率（物理特征）——音 高（心理特征） 波振幅（物理特征）——响 度（心理特征） 波混合（物理特征）——音 色（心理特征） 声波频率：频率（frequence）是物理量，指每秒钟振动的次数，单位赫。声源的振动频率主要决定于声音自身的属性。 声波振幅：振幅是指声波振动的幅度。声源的振幅确定于外界施加的力——传递的能量。 对于振幅，公认的测量方法是对声波的压力的测量，它可用声压、声压级、声强、声强级、声功率级来衡量。 声压：声波造成的压力变化用分贝(decibel，简称dB)量来测量，分贝量表是—种对数量表，它将人所能感受的巨大范围的振幅变化值压缩在较小的范围内 。 卡尔索(Corso，1967)通过多种实验研究指出，人耳所能探测的最强音比其所能听到的最弱音大约强1000亿倍。当然，不同的人对最强音和最弱音的察觉范围存在着个体差异，而且个体对各频率的声音的敏度也不完全相同 。 对于分贝量，我们规定以人类能听到的平均绝对阔限值，即1000赫附近的压力变化为分贝参考点，此时的压力为0．0002达因／平方厘米 。 20分贝的声音，人的主观感觉约相当于三米远处柔和的低语声的声响，其压力为我们能听到的最柔和声音的10倍。平常，人们的讲话声音约为60分贝的水平，这就比参照压力大1000倍。 人耳能对高达125—130分贝的声压作出反应，如从身旁经过的火车，响雷或机枪射击时所发出的声压，但130分贝的声压也会使耳产生痛感，若长时间保持这样高的声压水千，人耳的听力机制就会受到损伤，这也就是纺织女丁，爆破工等工种听力敏度下降的一个原因 。 波混合 波混合是指不同频率和振幅的纯音相混合。 音高 音高是人对声波频率的主观属性，它首先和声波频率有关。 声波的振动频率高，我们听大批的声音就高；相反。振动频率低，听起来就低。 在心理学中，规定音高的单位为mel，确定1000mel的音高是1000Hz、声压级（即声音强度）为40db的声音刺激的主观感觉。这样，在声音强度不变的情况下，可以对不同频率的声音刺激进行音高判断，探索音高和频率的关系。 响度 响度是声波振幅的一种主观属性，它是由声波的振幅引起的，振幅越大则响度越大。 响度是与声波振幅这个物理量相对应的心理量。 响度主要与声波的振幅有关，但同样亦受频率的影响。 测量声音响度的的国际标准单位是sone，1sone为40dB时所听到的1000赫的音调的响度。 在频率不变的情况下，我们可以得到声压与响度之间的关系，以便进一步对频率、振幅和响度间的关系进行探索研究。 人耳所感受到的响度大小，首先依声音的强度为转移，与声音强度的对数成正比；其次，不同频率的声音，若在我们主观感觉上听起来一样响，它们所要求的强度是不一样的。 波混合 波混合后，按组成它的各纯音频率之间的不同关系可分为乐音和噪音，表现出不同的音色。 乐音具有周期性的振动，给人以舒适的感觉。 噪音具有非周期性的特征，噪音不仅使人感到厌烦，而且还会引起听觉功能的障碍。事实上，噪音的振幅、频率和持续的时间等因素都能给人造成身心的影响，甚至导致死亡。 但噪音也有它的实用价值，如临床上常用—种混合的噪音去掩蔽对侧耳的听力来测量被测耳的听力。这种噪声又称白噪声(white noise)，它是由各种频率中组成，各成分之间具有同样振幅在相位上无系统关系的非周期性复合音，因为白噪声像常光一样，把全部频率成分都结合在一起。 （二）听觉实验中的变量 1.自变量 声音刺激的类型（特点） 声音刺激能由主试进行良好的操纵，这主要体现在以下几个方面： （1）声音刺激的恒定性：在声音刺激呈现的时候，只要确定了振幅、频率（如纯音），就可以使音高、响度不变，条件均等。 （2）辨别性：我们选用自变量的声音刺激，使被试利用双耳进行方位判断成为可能。因为根据声波传导的时间特性及几何学原理，人类可以利用双耳进行方位辨别。 （3）可控性：对于声音刺激作自变量，主试能较严密地进行操作控制。既可以利用仪器设备保证自变量的恒定性，同时又能在恰当的范围内随意变化自变量。 2.因变量 针对任一确定的自变量，如何确定因变量和利用其变化来产生所需的各种变化，完全在于主试如何确定相应的因变量指标。 首先，主试要挑选能反映实验目的和要求的指标。 其次，主试所挑选的指标在用指导语进行解释时，要言简意赅，前后统—，使得任何一名被试能有一致的客观标准。 再次，对于因变量的客观指标，要力求能进行明确的辨别和准确的测量。 3.控制变量 听觉实验的控制变量，主要有机体变量和操作变量以及仪器。 对于机体变量的控制，如被试的性别、年龄、智力等特征，可以通过实验设计的安排来进行控制，而情绪状况、健康状况等指标则可在对被试的选择时进行适当的剔选，以保证实验结果的可靠。 对于操作变量的控制，主试要适当地运用娴熟的实验技术来对实验条件和实验过程进行良好的调节。听觉实验多为室内实验，这就对实验环境提出了一些特殊要求，尤其是进行听力测量等实验，必须具备相对无噪音的环境——隔音室。 对于仪器，要能对声音刺激的频率、振幅进行随意选择，且能保持先后呈示的一致性。 （三）听觉的二个基本属性 1.音高 音高是听觉的首要属性，它是一种心理量，音高的单位是mels，纯音的音高依赖于声音振动的频率。下面主要介绍音高是如何确定的。 音高量表的制定 可以采用二分法和多分法两种方法。 二分法是让被试者将一可变纯音的音高调到标准音高的一半，求得相应的频率。 为便于音高量表的建立，一般指定40分贝的1000赫纯音的音高 1000 mels作为参照点。 按照二分法计算，被判断是参照音高减半的乐音为500 mels时，与其相应的频率约558赫，被判断是参照音高加倍的乐音为2000 mels时与其相应的频率约2100赫，以此推测，便可求得整个可听范围的音高量表。 多分法（这里以四分法为例）是给被试者一个高频声S1和一个低频声S5，让他在两者之间调出三个音，使各个相邻两音的音高距离相等，即S1-S2=S2-S3=S3-S4=S4-S5，而求得各点相应的频率值。以上两种方法所制成的量表基本相同。 2.响度 响度（或音强）是听觉的第二属性，声音响度是人耳对于声音强度反应的主观量，响度单位是sone。一个sone是指40分贝时1000赫的纯音声音刺激的响度感觉。 声音的强度可用声压、声压级与声强、声强级来量度。 下面说明响度是如何确定的以及它有哪些特征。 响度量表的制作 听觉的响度，作为人的一种听觉经验，不仅与声音刺激的强度有关，也与刺激的频率有关。当刺激的频率数保持恒定时，便可以得出一个随声音刺激的强度变化而变化的响度量表—— sone量表。 sone量表的建立方法很多，主要有以下几种： 二分法 让被试调节一个可变音，直至其响度等于两个连续音响度的中间值。例如，如果相邻两响度值代号为2和4，则调节后的变量值代号应为3。 多分法 这个方法在建立音高量表时已经用过。被试按要求来调一个可变音的物理强度，直至它听起来与标准音响度的几分之一相当。这样的过程持续进行，使连续的响度值分为许多段，直至主试获得足够的数据来建立主观响度量表为止。 单耳和双耳平衡法 这种方法的特点是，一个纯音同时传给双耳听，使其听起来是这个音单独传给单耳听时响度的 1/2倍、 1倍或 2倍。因此，如果一个被试对单耳听到的一个可变音的强度判断为双耳听到的相同频率音的响度相等，这样，我们便得到了一种相对自由的判断方法。单耳和双耳平衡法是二分法和多分法的补充。 声强的差别阈限 用心理物理学的次数法可以测定声强的差别阈限，即呈现两个声音，让听者判断哪一个较强。有人用此法直接测量了不同频率的声音在各种感觉水平时能区分出不同响度所需要的压力变化。 等响曲线 等响曲线是把响度水平相同的各种频率的纯音的声压级连成的曲线。 如前所述，频率不同的声音响度，不能单纯地用声强级大小来衡量声音的响度。 例如对两个频率为1000赫和100赫的声音，声压级虽然都是40分贝，但响度感觉却大不相同，1000赫声音要比100赫的声音响得多。要使两者响度一样，就要把100赫声音的声强级增加 11个分贝。因此需要确定一种响度级来量度各频率声音响度的大小。 对于响度级的研究可采用间接对比的方法进行。先选定一定强度的1000赫纯音作为标准刺激，用频率的声音为比较刺激，由听者调节比较纯音的强度，直至和标准纯音响度感觉相等，于是得出如下图所示的一组曲线，图中每条曲线上各种频率的声音的响度感觉是相等的，所以称为等响曲线，这个等响曲线具体表明了响度级的特征。 响度与时间 响度与时间有关，对一个声音的响度进行估计必须要达到一定的持续时间。在这个最短时间值以上时，随着持续时间的增加（减少），响度也会增加（降低）。若一个人要对一个持续时间太长的音进行感知的话，则其响度也会变化。 密拉贝勒和泰钦纳等人对这个问题进行了研究。他们要求被试对一个持续几分钟的音连续进行响度调整。结果表明，对高强度的音，为了要获得同样的主观响度，被试逐渐随时间的加长而增加音强；而对低强度的音，则结果相反：随时间的推移，音的知觉响度不断加大。 （四）听觉的基本实验 1.听觉感受性 人类听觉系统感受声音的能力(感受性)有极其宽的动态范围。 人耳能感觉到的最小的声压级，其振幅只有一个氢分子那么大，能耐受的最大声压级可达120dB。这一动态范围相当于压力比为1000000：1。 人耳能听到的纯音频率最低可达20Hz，最高到20000Hz。 人耳对声长的解析力也是惊人的。 听觉的感受性除了表现为对声音的上述三个参量的绝对感受性之外，还表现为对差异的分辨能力，即差别感受性。 听觉绝对感受性 声音要达到一定的声级才能被听到，这种最小可听声级称为听觉的绝对阈限，它是听觉绝对感受性的表征量。 按测验方法和条件的不同，听阈分为最小可听声压(MAP)和最小可听声场(MAF)。前者用耳机作测验；后者是在自由声场内进行测量。 听阈的民族差异 听阈并无显著的民族差异。国际标准的听闻曲线，如图所示。图上MAP这条曲线为听力零级曲线，是测听器的各个纯音声压级的起点(0dB)。 声长与听感受性 上述听阈都是用时长超过1S的纯音确定的。 当声长短于1S时，听感受性将起变化。在200ms以内，声长改变一个数量级引起听阈改变10dB。也就是说，若将纯音音长由200ms缩短为20ms，把强度增加10dB，才能被重新听到。超过300ms，声长的增减对阈值起作用不大。 听觉差别感受性 人耳对声音的某一参量变化的最小可觉差(JND)被称为差别阈限(DL)。它是听觉差别感受性的表征量。 差别阈限可以是绝对值，也可以是相对值。例如—个声音的强度为100dB，强度增减5dB即可被察觉出来。这里5dB(△I)是绝对差，5／100(△I／I)是相对差。 声强的差别阈的确定 声强的差别阈的确定方法是：呈现两个刺激，让听者判断哪一个较强。 实验发现，噪声的辨别和纯音的辨别不同。 噪声的差别阈符合韦伯定律，即△I／I接近常数，与绝对强度无关。阈上20dB到100dB，宽带噪声差别阈值约0．5-1db。 纯音的差别阈不符合韦伯定律。20dB时为1．5dB，40dB时为0．7dB，80dB时为0．3dB。 声音频率的差别阈值 声音频率的差别阈值△f是频率和强度两者的函数，随频率的升高而变大； △f在1000Hz以上变化特别显著，随声级的提高而变小。 最小的△f (1Hz)出现在低频和较高声级的条件下。 听觉的时间辨别 关于时间辨别有两个问题： 听觉的时间锐敏度。实验发现，人耳对时间的分辨可短到2ms，且和声音的频率及强度无关。 时间差别阈限△T。有关的实验结果表明，△T随声长的减短而变小。 听觉掩蔽 几个概念 听觉掩蔽(auditory masking)是两个声音同时呈现时，对一个声音的感受性因受到另—个声音影响而发生改变的现象。 在日常生活中经常可以遇到声音的掩蔽现象。一个可听声由于其他声音的干扰而使听觉发生困难，前者必须增加强度才能重新听到。这种阈限强度增加的过程和强度增加的量就叫声音的掩蔽效应。要听的声音叫做被掩蔽音，起干扰作用的声音叫掩蔽音。 举例 假定对声音A的阈值为10dB，由于声音B的影响使A的阈值提高到25dB．即阈值提高15dB。—个声音的阈值因另一声音的出现而提高，这种现象就是听觉掩蔽。这里B称为掩蔽声，A称为被掩蔽声，25dB称为掩蔽阈限，15dB称为掩蔽量。 掩蔽现象： 纯音掩蔽 纯音掩蔽(pure tone masking) ，是以某个定额频率的纯音来掩蔽其他不同频率的纯音，再来观察后者阈值提高的情况。 佛莱奇尔(Fletcher，1953)的实验 等响曲线图 噪音掩蔽 上述是纯音对纯音的掩蔽作用，在实际生活中，更常见的是噪音的掩蔽作用。下图是一种白噪声对纯音掩蔽的实验结果。 杜比数码家庭影院系统 杜比数码则是采用第三代ATC技术，被称为感觉编码系统，它将一种特殊的心理音响（Psycho Acoustics）知识、人耳效应的最新研究成果与先进的数码信号处理技术很好地结合起来，形成了这种"数字多声道音频处理技术"。 　　杜比数码中的感觉编码技术主要是运用了人耳的掩蔽效应和音乐心理学中的"听闻界限"来达到压缩信息冗余度的目的。所谓掩蔽效应就是说当两种频率相近而音量不同的声音同时存在时，人耳只能听到较响的那个声音的存在，而声音较弱的那个声音听不到，即已被掩蔽了，人耳在实际听音中就是利用这种掩蔽效应从复杂声音中听到所需要的声音，凡是属于被掩蔽的信息，在杜比数码编码时就将它坚决去除，以提高压缩率。 　　所谓音乐心理学中的"听闻界限"涉及到一种心理效应的问题，人们对声音强度相同但频率（音调）不同的两种声音会有明显不同的感受，但对小音量下的低音和高音，则不太容易听清晰，当它们的音量小到一定值时人耳就根本听不到。在杜比数码编码时对输入的每一个信息量首先进行分析，若是属于这种根本听不见的小音量信息，一律加以删除，这样可以将大量人耳无法听到或可以忽略不计的信息去除，达到压缩信息量的目的。　 双耳听觉 双耳的作用首先表现在纯音信号的阈值比单耳阈值约低3dB。这可能是双耳总合作用的结果。 双耳接收白噪声和言语信号，也表现出类似的效益。 不论是对强度的辨别还是对频率的辨别，双耳的分辨力都高于单耳。 两耳在日常生活中接收声信号，无论时长、强度或者频谱，都是互不相同的，但是我们听到的却是一个单一的声象，这一过程就称为双耳融合。 听觉的疲劳和损伤以及适应 1.听觉疲劳 听觉疲劳(auditory fatigue)乃是声音刺激强度大大超过听觉感受器的正常生理反应限度，或声音刺激长时间作用于听觉器官而引起的听觉阈限暂时提高的现象。 听觉疲劳测量方法：可先测定被试对某种频率声音的阈值，而后让他听一段时间引起疲劳的特定频中和强度的纯音，再测定他的听阈，所得阈值的改变量，即暂时阈移，就是听觉疲劳的指标。 暂时阈移的大小受多种因素的影响 影响暂时阈移(TTS)大小的因素 (1)暂时阈移的大小，和引起疲劳的声音停止多少时间有关 (2)暂时阔移一般随疲劳声强度的变化而变化。 (3)暂时阈移和疲劳声作用时间的久暂有关。 (4)频率在4000—6000赫的高频高强度的疲劳声对暂时阈移的影响最大，不可恢复的听力损失也最为厉害。 2．听力损伤 听力损伤乃是声强超过听觉系统正常生理反应程度的声音，持续作用于听觉器官造成的听力下降，通常听力平均损失大于25分贝，即为听力损伤，在职业性听力影响的情况下，防止听力损伤应当视作劳动保护的目标。 听力损伤主要有两种类型：一为传导性耳聋，即由于听觉系统传导机能的缺陷所致；另一种为神经性耳聋(或中枢性聋) ，即由听神经系统的损伤所致。 3．听觉适应 听觉适应：是持续的声音刺激引起听觉感受性下降的现象。 听觉适应的研究方法：响度平衡法 以一定声强(如80分贝)的纯音作用于左耳，用另一频率相同但声级可变的声音同时作用于右耳，使两者等响(对一个正常听者，两者平衡的声级可能相等)。然后，将右耳的声音停止，让左耳继续听3分钟，在这一适应期后，重新使左右耳等响，这时右耳的等响级常下降，如降到60分贝，适应量为80-60=20分贝。 空间听觉定位 1.听觉定位 2.方向定位的双耳线索 3.深度（距离）定位线索 4.立体听觉 听觉定位 听觉定位是指利用听觉器官判断发声体的空间方位。 单、双眼和单、双耳定位能力比较 单、双眼和单、双耳定位能力比较 方向定位的双耳线索： 双耳强度差 当双耳离声源的距离不同时，会产生强度上的差异。声源很少发自人体的正中面，这样它与双耳的距离之差就产生双耳声强差。向头部投影一个声影 （类似于光的影子），与声源方向相反的一耳处在声影之中，从侧面来的声音必须绕过头部才能到达另一耳，在声音到达之前，许多声波已被头部与其周围物体吸收，因此到达另一耳的声音强度相对比较弱。 水平面上不同方位声源所引起的双耳强度差 双耳时间差 双耳时间差是辨别声音方向的重要线索。 人体头部近似球形，两耳间的半圆周约为27．6厘米,声音到达两耳的时差的最大值(即与人体正中断成90时）约为o. 5毫秒，假如声源位于正中面上(如正前方，正后方)，声波同时到达两耳，时差为零，其他情况则介于零和极大值之间，听分析器正是利用这时间上的差别，来确定声源的方位。 深度（距离）定位线索 声强和距离的反比关系 复合声的频谱将随距离的改变而变化 声波波前的曲率也可指示距离的远近（图） 反射声 ：判断距离依靠直达声和反射声的比率和两者间的时间延迟 立体听觉 立体声听觉是利用双耳强度、时间差异的原理产生的。 立体声广播和立体声电影等乃是采用特定的技术建立听觉透视的错觉效果。这种特定的技术主要有下列三种：双耳记录法、立体声记录以及半立体声记录。 立体声效果，就是充分利用双耳决定声源的位置 。 影视中的“听觉透视” 影视中的“听觉透视” 是利用两个或两个以上的扬声器来产生的。 （五）声音的心理效应 1.噪音和心理疾病 2.音乐的心理效应 噪音和心理疾病 噪声不是直接引起精神病的原因，但能促发或恶化神经症。最近的研究表明，接触噪声与精神病发病率之间缺乏的直接联系，但在那些非常厌烦噪声的人中，精神病发病率机会大大增多。 噪声是一种能分散注意力的刺激：噪声能分散注意作用的大小取决于噪声刺激的意义和个体的心理状态。 如当一个不熟悉的噪声突然发生时，或熟悉的声音突然停止时，就会导致分散注意力而使作业能力下降。 噪声对脑力劳动作业能力的影响 由于噪声能分散注意力，就可能对需要记忆和解决问题相结合的作业能力产生不良影响，而对仅需进行计数的作业却可能有益。 智力测验表明，噪声能使智力程度高者的作业能力下降，而对智力中等者无不良影响，甚至可使其作业能力稍稍增强。 间断性噪声刺激时，能使脑力劳动的作业能力下降和错误增多。对需要迅速准确作出判断的警觉活动作业(如监视自动化生产)，影响很大。 由于嘈杂的噪声，尤其是突然发生或停止的高强度噪声，常常导致错误和事故发生率增高。 音乐的心理效应 音乐主要通过物理、生化和心理三种作用影响人体。 具有一定规律和变化频率的声，振动作用于人体各部位时，胃收缩、肠蠕动、肌肉收缩与舒张、心脏跳动和脑电波等随之产生和谐共振，从而改善了各器官的紊乱状态，以解除疾患、促进康复。 当优美的音乐声波作用于大脑时，会提高神经体液的调节，促进分泌有利健康的激素和生物活性物质，如酶和乙酰胆碱等物质，从而改善血液循环，调节内分泌系统，促进唾液分泌和加强新陈代谢等。 音乐的美学形象能对人产生明显影响，其心理效应将缓解躯体的应激状态，解除心理扭曲和紧张，提高自我治愈机会。通过音乐抒发情感，也舍对植物神经系统产生激活或抑制作用。