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。