第三章视觉心理学shangWord格式.docx
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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）
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’sEffect）。
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（VisualAngle）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:
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（VisualAcuity）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:
（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/'
细小尺度
5.73
展览品、美术品欣赏
粉笔间距
11.5
阶级教室最佳视距
不化装的眼神
17.2
话剧院最佳视距
化装后的眼神
23.O
话剧院理想视距
嘴形低限
28.7
话剧院最大视距
嘴形
34.4
剧院最大视距
电影院理想视距
眼神
（约为话剧眼神2倍）
45.8
电影院最大视距
手的动作
57.3
演奏、杂技表演技巧运动
（续）
物象尺度l/CEIl
86.O
体青表演,看手势
15
头部（形态）
85.O
舞蹈、芭蕾舞、音乐演出
手势
129.O
体育表演
22
足球直径
126.O
观看足球比赛最远清晰视距
189.O
运动场上看足球比赛最大视距
170
人高
1460.O
看人的动态极限视距
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。
我们的双眼通常协同行动,好像一只眼睛一样,这个假想中的单眼叫做中央眼（
Crelopeaneye）。
例如,双目正常的人,在暗室中遮住一只眼睛观察,他甚至说不出是哪只眼被遮住了。
看视力表时也会发生类似情况。
这只假想的中央眼,是我们处理空间知觉时的有用概念,因为我们把自己当作视觉空间的中心,而不单是左眼或有眼所决定。
识别（Discernment）或称再认和认知,是指经验过的事物再现时仍能认识的心理过程。
而不能再认与能够再认的测量,通常采用识别机率的方法。
识别机率是一种视觉生理阔限的量度,它是正确识别的次数与识别总次数之间的比值。
当呈现20次郎道环时,正确识别了15次,则识别机率P=15/20=0.75=75%。
对于视觉辨认的阀限,多数采取P=50%,少数人采用70%和99%。
当视角α为4’时,对比度大于0.10,照度为100lx时,视力为0.25,识别机率大于50%。
人们的观察需要一定的时间才能进行识别。
识别时间,就是确认物体所需的最短时间。
识别时间的倒数称为识别认识速度。
本桑-罗兹科（Bunsen-Roseoe）定律认为,当识别机率Pc为50%时,小片刺激物的面积为A,亮度为L,则暴露时间T和光的总能量成正比,即
EC=A·
L·
T（3-3）
上述公式,与照相时曝光时间和镜头大小的反比关系相类似。
照明条件良好时,暴露时间为几毫秒,反之,达几百毫秒。
里科定律（Ricco’slaw）定律指出,对于人视觉的刺激,亮度L与面积A的乘积为一常数。
因此,定律指出了空间尺度对于觉察的意义。
例如,黑暗里,尽管亮度非常低,如果物体体积很大,即使轮廓模糊人们也能看得见它;
在白天,旁边的宠大的物体驶来时,即使人们向前直视而没有回头,也能觉察到汽车等的到来。
布朗德尔和雷伊研究了闪光的情况,面积小而短促的闪光效果明显,稳定而光强较低的闪光不明显,并提出如下的计算式（BlondeL-Rey-formula）:
Ie=It/（α+t）（3-4）
式中,Ie是闪光源的等效光强,I是闪光的实际光强,t为持续时间,α是取决于观察条件的常数,
每秒闪光次数较低时,感觉是断续的闪光;
每秒闪光次数较高时,由于视后象等原因的作用,感觉为连续的发光。
较高的亮度时,每秒多于60次的闪光,人们会认为它是连续光源;
同时对每秒8~16次的闪光分辨能力最高,并在人脑中引起α波。
在临界暴露时间tc之内,人眼受刺激的程度和刺激的时距成正比。
超过tc,时距的累积作用减少到零。
但是奇怪的是,相当短的闪光有时看起来比稍长但同等亮度的闪光更亮些,这称为Broca-Sulzer效应。
因此,灯塔采用一闪一闪的灯光为夜行船导航,同时还可以节能及节约设备。
19世纪德国建筑师麦尔登斯（H.Martens）就研究过建筑视角问题,如果以2:
1的比例看建筑物上部,则形成40。
仰角,如果建筑高度H和视距D之比H/D=1/2时,仰角为270,可以看到一群建筑。
其不同视角与心理感受如表3-3所示。
H/D小于1/5后,视野内目标分散,干扰因素增加,但有助于研究城市和建筑群的大势。
苏东坡名诗云:
不识庐山真面目,只缘身在此山中。
如果能"
跳出三界外,不在五行中"
则必有新的收获。
F.吉伯德在《市镇设计》中说,漫步在街头小巷,"
人们会感到这是一种从容的活动,典雅的房屋,和谐的韵律,优美的环境。
城市画面渐渐展开。
同时"
轮廓线是城市生命的体现,同时也是潜在的艺术形象。
因此,无论表3-3中视角如何,都会给人带来艺术的享受。
特别是现代交通工具,使5.70的视角很快地变成63.40的仰角,则别有一番情调。
表3-3垂直视角与心理感受
建筑高度H/视距D
垂直视角
观察内容
心理感受
63.40
仰观建筑与天空
压迫感
45.00
观察建筑细部和局部
亲近感
1/2
26.60
观察建筑主体
平等感
1/3
18.40
观察建筑全局
开放感
1/4
.14.00
观察建筑轮廓
对比感
1/5
11.30
观察建筑环境
疏远感
1/10
5.70
观察城市天际线
空旷感
H/D大于1时,仰观建筑物容易产生透视变形或视差,这就需要进行一定的矫正。
恩格斯在《自然辩证法》一书中写道:
鹰比人看的远得多,但是人的眼睛识别东西远胜于鹰。
狗比人具有更敏锐得多的嗅觉,但是它不能辨别在人看来是各种东西的特定标志的气味的百分之一。
其中关键的因素是人脑的发展,心理感受和信息的存储与处理也起着重耍的作用。
表3-4是在绝对视距的范围内人们对建筑物不同的观察内容和心理感受。
表3-4绝对视距与建筑物观感
绝对视距/m
l~20
建筑物质感
探求感
20~30
建筑物细部
蔽护感
30~100
建筑物主体
对等感
100~300
建筑物总体
总体感
300~600
建筑物轮廓
全局感
600~1200
建筑物环境
模糊感
〉1200
建筑物天际线
距离感
第二节心理环境色彩学
李贺在《大堤曲》中写道:
妾家住横塘,红纱满桂香（黄）。
青云教绾（wan）头上髻（ji）,明月与作耳边珰（dang）（白）。
莲风起,江畔春,大堤上,留北人。
郎食鲤鱼尾,妾食猩猩唇（红）。
莫指襄阳道,绿浦归帆少（白）。
今日舱、菖蒲花,明朝枫树老（红）。
诗以遣字之巧,音韵之美,色彩之艳丽,气味之芬芳,意境高雅,浮想联翩,处处显露出绵绵情意,述说良辰易逝,红颜易老,好一幅五彩斑烂的心理环境色彩学的图画,给人以美的享受。
马克思说"
色彩的感觉是一般美感中最大众化的形式。
从古到纸,色彩与我们相伴,它是一种语言和音乐,一种信息和符号,一种象征和联想,一种作用和功能,简而言之,它是我们的环境与生活。
因此,色彩学、色彩心理学、环境色彩学、心理色彩学,以及色彩设计、色彩调节、色彩管理、色彩医疗，色彩教育,乃至色彩文化,真如雨后春笋,层出不穷。
因此,我们很有必要从心理环境色彩学的角度对色彩问题作进一步的研究。
一、色彩的现代分析
宇宙中存在着波长为10-15~105m的电磁波,如宇宙线、X射线、雷达、无线电波等,
其中只有400~700mm（=10-9）的电磁波能被人眼感知,而被称为可见光。
可见光在电磁波中的比例甚小,以至于有人说,人和盲人相差不远。
实际上,这是人类长期进化的一种选择。
太阳光由于大气中臭氧的阻挡,波长短于290mm的紫外线不能到达地球,人眼即使能够看到也没有意义。
290~400mm的紫外线对有机体有破坏作用,眼球中水晶体对它们能强烈吸收,正是为了不使其达到视网膜。
因此,紫外线理所当然不应被看到。
人的体温,包括眼球,在37℃左右,随时辐射着波长为9000~1000Onm的红外线。
如果人眼能看到红外线,则眼球内像一个大灯泡,怎么能感受到外界的微弱的可见光呢?
人眼看不到红外线实际上是一种明智的选择。
太阳光的色温约600OK,其辐射波集中在555nm左右。
由此,人眼对上述波长的光波即黄绿光最为敏感。
（一）色彩的基本知识
自从1666年牛顿用三棱镜分析太阳光之后,人们才在光的波长和色彩感觉之间建立了联系,见表3-5所示。
牛顿在他1704年出版的著名的《光学》一书中说:
正确地说,光线是没有颜色的,在光线中除一定的功率和激起某一颜色感觉的本性之外,没有别的东西。
可以说,自古以来许多对色彩的研究,大都可以归结为心理环境色彩学的领域。
按照色彩呈现的方式,色彩可以分为以下3种类别:
1.光源色
它是由观察对象本身发光而呈现的颜色,可以简称为色光,如五彩的彩虹,夜晚的月
色,节日的彩灯。
2.物体色
物体受别的光照射而呈现的颜色,如艳丽的花朵,五颜六色的服装。
像红宝石、蓝宝石那样,由物体的漫透射产生的颜色称为透过色;
从物体的表面的漫反射产生的颜色称为表面色。
3.膜状色
从天空和单色仪所见到的颜色又称为膜状色或阑孔色,它的感觉是距离不能确定,而
且表现柔和。
从颜色本身来分析又可分为无彩色和有彩色两种。
无彩色即黑色、白色和灰色;
有彩
色即红、黄、绿、蓝、紫等,见表3-5所示。
表3-5色彩的波长与范围
彩色名称
波长/mm
范围/rm
红Red
700
600~750
黄Yellow
580
550~600
绿Green
51O
480~550
蓝Blue
470
450~480
紫Purple
420
400~450
色彩有三大要素:
色相（Hue）、明度（ValueorBrightness）、彩度（Chromaor
Saturation）。
1.色相
这是色彩的心理学概念之一,它对应的心理物理学概念是主波长（DominantWave-length）,它是不同波长的光,如红、黄、蓝等引起的不同感觉。
正常眼睛可辨别200多种色相或颜色,有训练者则可识别900多种不同的颜色玻璃滤色片。
2.明度
它对应的心理物理学概念是亮度（Luminosity）,即色彩的明暗程度。
对于色光,光源
的功率越高,明度越高;
对于色彩,白色料越多,明度越高。
3.彩度
又称饱和度,它对应的心理物理学概念是纯度（Purity）。
对于色光,是没有混入白光的窄带单色光,如三棱镜分析出650nm的色光是很纯的红光,混入一定白光,便成为粉红色。
在实际应用中,人们又把不同的颜色分成不同的色调（ColourTone）,如表3-6所示,它可以根据色相、明亮、亮度、饱和度和色性等分为不同的种类,引起不同的心理效果。
表3-6色调一览表
分类属性
调
名
形成条件
心理效应
色相
各种色调
各种彩色
如红色调2强烈、剌激、恐惧等
明度
明调
中间调
暗调
含白色较多
明暗适中
含黑色较多
透明、鲜艳、悦目、爽朗
呆板夺冷漠、机械、无味
阴沉、寂寞、悲伤、剌激
亮度
极高调
高调
低调
极低调
白→淡灰
白→中灰
中→灰黑
黑+极少高调
纯洁、优美、细腻、微妙
愉快、喜剧、清高、少女般
忧郁、肃穆、安适、黄昏感
夜晚、神秘、阴险、超越
饱和度
鲜艳调
灰调
含白及纯色
含黑及其它
鲜亮、饱满、充实、理想
沉闷、混烛、烦恼、抽象
色性
冷调
暖调
青、蓝、绿、紫
红、橙、黄
冷静、孤僻、理智、高雅
温暖、热烈、兴奋、感情
（二）孟塞尔表色体系
为了对不同色相、明度和彩度的颜色进行标记,便于区分和使用,各国科学家进行了大量的工作,其中比较常用的是孟塞尔（A.H.Munsell）表色系统,它主要标定的是物体色。
如图3-6所示,这是美国画家孟塞尔
1911年在美国心理学会上提出的"
颜料-颜
的立体排列的表色方法。
1929年和1943
年美国国家标准局和美国光学学会修订了《孟塞尔图册》,制订出新的孟塞尔表色体系。
1974年出版的《孟塞尔图册》中指出的光泽样品版,共包括1450块颜品样品,其中,白到黑有37块。
孟塞尔的色相（H）、明度（V）和彩度（C）构成一个圆柱型座标系,垂直轴与明度相对应;
偏角与色相相对应,动径与彩度相对应。
1.色相H
它沿水平面各方向分成10等分,分别标有红（R）、黄红（YR）、黄（Y）、绿黄（GY）、绿（G）、蓝紫（BG）、蓝（B）、蓝紫（BP）、紫（P）和红紫（RP）。
每一部分又分10个等级,姐图3-7所示。
全部色相可以达到100种。
一般5R、5Y分别是红、黄的中心色相。
图3-7孟塞尔色调的标定系统
2.明度V
它是沿图3-6立轴由下往上分为11个等级。
其中,位于中轴上的是无彩色,理想黑色即绝对黑体,可以吸收所有外来光线,定为"
理想、白色即绝对白体,可以反射全部射来的光线,定为105从白到黑共11个等级,分别用NO/、N1/、NU--…·
NlO/来表示。
明度V与光反射系数p之间的关系如表3-7所示。
表3-7明度V,和光的反射系数p〈%）的关系
V
O
p
0.00
1.21
3.13
6.56
12.00
19.77
30.05
43.06
59.10
78.66
100.00
3.彩度C
它是以中轴为圆心的一系列圆柱面,中轴上中性色的彩度为0,离轴越远
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