林坛婷-速度知觉

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1、遮挡范式下对速度知觉的研究 （基础心理学 10100540101） 摘 要 本实验以华东师范大学心理与认知科学学院心理学专业2年级学生8人为 被试。采用遮挡范式（即离终点一定距离时刺激物被遮挡，由被试根据其运动速度 判断其何时到达终点） 分别测定在不同速度及有无反馈信息、 反馈信息与下一次估 计的时间间隔长度的条件下，被试对速度知觉的估计情况。实验结果表明：刺激速 度变快时， 被试速度被试对于时间估计的准确性增强； 被试在有反馈的情况下对于 速度的估计准确性比无反馈情况下更高， 反馈信息及时应用提高估计准确性。 该实 验结论可推广至交通领域， 即： 在不会引起损伤性的前提下可以适当提高驾车速度

2、 以增加对时间估计的准确性， 与此同时在慢速行驶中需要在速度估计上付出更多的 精力。 关键字 速度知觉 速度差别阈限 遮挡范式 有无反馈 1 引言 知觉是人脑对客观事物整体属性的反应。 鉴于其与人的经验有密切关系， 长久以来知觉 研究的中心议题是知觉范畴中人类经验的意义。 比较有代表性的两大理论是知觉的直接理论 和知觉的间接理论。 前者的代表是知觉的刺激物说， 认为： 人们的知觉是对事物整体的反映， 并不是对各部分的简单综合，这一思想直接促使了之后格式塔心理学的诞生；而后者认为： 刺激本身的信息是不完整的、模糊的，其无法对外界事物进行全面的描述，因此个体需依靠 过去的经验对刺激信息作出判断评价

3、和解释才能实现对刺激的真正知觉， 这一思想为知觉推 论理论的诞生奠定了坚实的基础。 而这种争论在今天的心理学家看来已经不再重要， 因为随 着当代认知心理学的发展，绝大多数心理学家多已承认，并不存在纯粹的直接或间接知觉， 所有的知觉都是“直接和间接一体两面的过程” （郭秀艳，2004） 因此，可以这样认为：知觉的事物是复合刺激物，其一般是由多种分析器的联合活动产 生的。 知觉形成过程中， 分析器的活动起着极大的作用。 分析器对刺激物有很高的辨识能力， 而这种辨识能力的精确度是从后天训练获得的。 除此之外， 知觉的形成不止与分析器的活动 有关，还依赖于过去的知识和经验。这两者是相互联系的。通过无反

4、馈的知觉实验可以了解 自身知觉的准确度，通过有反馈的知觉实验可以进行训练，提高自身知觉的准确度。 按照知觉通道特点及其时空属性，我们可以将知觉划分为以下几个方面：视知觉、听知 觉、 时间知觉和空间知觉。 而近些年来知觉的研究范畴甚至扩大到了无意识的知觉现象 无察觉知觉 （郭秀艳， 2004） 。 本研究所要研究的对象速度知觉， 属于时间知觉的范畴。 速度知觉反映了每个人对速度感觉的差异， 是工作操作实践和各项体育活动中不可缺少 的技术指标。在交通安全领域中，速度知觉的研究具有十分重要的意义。司机驾驶中常遇到 一个问题避免碰到路上的行人、车辆及其他障碍物，为了防止这样的问题出现，司机要 尽量可能

5、调整或协调好开车和刹车两个动作。 要做好这些只得依赖于对司机的速度知觉， 即 对将发生碰撞的时间作出精确的估计，通常称碰撞前持续的时间为碰撞时间（time to collision or time to contact,简称 TC） ，这个时间对于司机控制好刹车或驾车行驶行为 至关重要。 一般情况下， 司机判断碰撞时间有一定难度， 因为他们无法得到障碍物的连续视觉信息。 司机在开车时必须的将视觉注意分配于环境的其他方面， 转弯时障碍物还会暂时的被隔绝于 司机的视野之外。因此司机的时间估计线索只能是障碍物遮住之前的视觉信息。 知觉的生态学理论（computational or cognitive

6、 approach）认为视觉信息是指移动 Tc 估 计的视觉信息可直接由移动物体的光线变化范围（optic flow fields）获得。 （Gibson,1966;Lee,1976），吉布森认为，自然环境中不同大小和位置的物体受到各种方向 的光线照射， 同时这些物体又不同角度地反射出光线， 因此人在任一位置上观察周围空间时， 都有其特定的光线分布， 在周围空间的每一个点上的光线分布都含有一定的差别。 光线分布 的结构或表面质地的密度与物体的视网膜成像都是按照视角规律而变化的， 因此人可以直接 知觉距离。 知觉系统可以从流动的系列中抽取不变性， 刺激物速度的提高会导致对时间估计 的准确性。（郭

7、秀艳，贡晔，2000） Mcleod 和 Ross 在 1983 年的实验支持了网膜像的扩大速度对时间估计的可能作用。他 们让被试观看录影带片段（汽车驶向一静止汽车），距离目标 100 米处遮住，让被试回答与 小车的相撞的时间。 结果发现速度提高会导致实际的估计准确性升高。 从而支持了直接知觉 的方法。 鉴于此，本研究采用遮挡范式（occlusion paradigm）：即离终点一定距离时刺激物被 遮挡， 由被试根据其运动速度判断其何时到达终点， 分别测定在不同速度以及有无反馈和不 同的时间间隔条件下被试对速度知觉估计的情况， 探讨影响速度知觉估计准确性的原因并对 其作出合理解释。并由此思考人

8、们尤其是汽车驾驶员速度知觉能力的提高方法和检测方法。 实验的假设有： 1.在一定范围内，提高速度会提高速度知觉的准确性。 2.有反馈情况下速度知觉的准确性较无反馈情况下速度知觉的准确性要高。 3.反馈信息和下一次时间估计的间隔越短，对速度的估计越准确。 2 方法 2.1 被试 华东师范大学心理与认知科学学院心理学专业 2 年级学生 8 人：男 4 人，女 4 人 19.38 0.74 岁。被试矫正好视力均良好。 2.2 仪器与材料 仪器：计算机及 PsyTech 心理实验系统 材料：黄亮点从左至右以不同速度移动，距离终点前约 1/3 处亮点被遮挡 2.3 实验程序 （1）登录并打开 PsyTe

9、ch 心理实验主界面，选中实验列表中的“速度知觉（无反馈） ” 。 单击呈现实验简介。点击“进入实验”到 “操作向导”窗口。实验者可进行参数设置，改 变快慢移动速度和实验次数等，也可选择默认参数，直接点击 “开始实验”按钮进入指导 语界面。 （2）指导语是：实验开始后会有一个黄色亮点以一定速度从左边（红线处）开始向右 边移动。你要认真观察它的移动速度，这个亮点移到挡扳时就看不见了，但它仍然按原来速 度移动。你估计它到达终点（右边红线）了就按 1 号反应盒上的任意键。程序自动开始下一 次实验。当你明白了上述实验步骤后就请点击下面的“正式实验”按钮开始。 （3）每次实验黄色亮点由左向右移动，速度分

10、快慢两种（快 120 像素/秒，慢 60 像素/ 秒） 。若实验次数默认 40 次则快慢顺序为快 10 次；慢 20 次；快 10 次（如选 80 次则再重 复一遍） 。 亮点距终点 1/3 处被遮挡。 速度知觉差别阈限公式是 AE=xs/n。 公式中 xs为每次测得的绝对误差，x 为被试估计时间，s 为标准时间，n 为实验次数。 （4）实验结束，被试可直接查看结果 （详细数据中负值表示被试未到终点提前按键； 正值表示被试超过终点按键。 ）也可以后在主界面“数据”菜单中查看。 （5） 当完成无反馈的试验后，重新返回 PsyTech 心理实验软件主界面，选中实验列表 中的“速度知觉（有反馈） ”

11、 。 单击呈现实验简介。点击“进入实验”到“操作向导”窗口。 实验者可进行参数设置（或使用默认参数） ，然后点击“开始实验”按钮进入指导语界面。 （6） 指导语是：实验开始后会有一个黄色亮点以一定速度从左边 （红线处）开始向 右边移动。你要认真观察它的移动速度，这个亮点移到挡板时就看不见了， 但它仍然按原 来速度移动。你估计它到达终点（右边红线）了就按 1 号反应盒上的任意键。你将看到你判 断的时间误差。负数表示判断（按键）过早，正数表示判断（按键）过晚。然后开始下一次 实验。当你明白了上述实验步骤后就请点击下面的“正式实验”按钮开始。 （7）每次实验黄色亮点由左向右移动，速度可调（更改速度为

12、 80 像素/秒） 。每次黄点 移动的速度相同。 亮点距离终点1/3处被遮挡。 速度知觉差别阈限公式是 AE=xs/n。 公式中xs为每次测得的绝对误差，x 为被试估计时间，s 为标准时间，n 为实验次数。 （8） 被试可以直接查看结果，再回到步骤（6） ，增加速度 40 像素/秒，继续实验。重 复（8）直至速度为 200 像素/秒。 （9）实验结束，查看实验结果。 3 结果 3.1 被试在有无反馈情况下速度知觉的差别阈限 表 1 8 个被试在有无反馈速度知觉中的差别阈限（M SD） 有反馈(ms) 无反馈（ms） 120m/s 120 m/s 60 m/s 男 233.0054.27 300

13、.7556.58 693.25122.09 女 174.004.90 287.7565.82 610.25132.50 Mean 203.5047.61 294.2557.25 651.75126.02 由表 1 可以看出，相同速度情况下，被试有反馈的差别阈限要高于无反馈的差别阈限； 在没有反馈的情况下， 物体运动的速度越快， 被试的差别阈限越低。 而在速度较慢的情况下， 被试的差别阈限普遍较低，并且由标准差较大可以看出个体差异比较大。 3.2 有无反馈、快慢速和性别差异阈值的 t 检验结果 表 2 有无反馈、快慢速和性别差异阈值的 t 检验结果 方法 t 值 df P 配对 t 检验 有反馈

14、-无反 馈 5.074 7 0.001* 慢速-快速 9.185 7 0.000* 独立 t 检验 男-女 0.300 6 0.775 注：*p0.01，*p0.001 对3.1的结果使用t检验进一步分析，由表1可知，有无反馈信息的差别阈限存在显著差 异，快速和慢速的差别阈限也存在显著差异。性别的差别阈限无显著差异。 3.3 时间间隔对速度知觉阈限的影响 表3 不同时间间隔下的速度知觉差别阈限（ms） 时间间隔 差别阈限 1s 86 2s 117 差值 31 对某个被试在不同时间间隔下速度知觉差别阈限进行比较，见表3，可知时间间隔的增 加会导致差别阈限的增加。 3.4 某个被试在不同速度下的速

15、度知觉差别阈限 图4 速度知觉差别阈限随速度的变化曲线 由图3可知，被试的速度知觉差别阈限随着物体移动速度的增加呈现下降趋势，尤其是 在80m/s到120m/s之间，速度有一个快速的下降趋势，随后缓慢下降。 4 讨论 4.1 对本实验中引起速度估计准确性因素的探讨 本实验中探讨了速度的大小、 有无反馈情况以及反馈与下一次估计的间隔时间对速度估 计准确性的影响，并探究了不同性别对速度差别阈限是否存在差异。 由图3可以看出，在得到反馈信息的情况下，被试对速度估计的准确性随着速度的增加 而减小； 即便是没有得到反馈信息的情况下， 由表3.1和表3.2可得被试在快速和慢速情况下， 速度估计准确性在0.

16、01的水平上存在显著的差异。即不论是否得到反馈信息，被试的速度估 计准确性都会随着速度的提高而增加。 这一结果有力地证明了 “被试在快速刺激下对时间估 计的准确性有显著提高”这一结论，与McLeod和Ross在1983年和Ben Sidaway和Fairweather 0 50 100 150 200 250 300 350 80120160200 速度知觉差别阈限（ms） 物体移动速度（m/s） 在1996年以及郭秀艳老师等人在2000年的研究一致。对于产生该结论的原因，可以用引言 中提到的知觉的“生态学理论”加以解释。即：刺激物速度提高会导致光线变化率也得以提 高（或穿过视网膜的组织元素量相应增多） ，因此依赖于全部光线率的时间估计也就变得更 为准确了。 是否得到反馈情况也是影响速度估计准确性的一个重要因素， 实验发现在得到了反馈信 息的情况下，被试的估计准确性会提高（表3.2，t(7)=9.185,p=0.0000.01） 。这与之前的相关文献 资料结果不同。刘瑞光、黄希庭在1999年的研究发现男