西南本科上課導(dǎo)論課件第三節(jié)視覺x_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、第三節(jié)視覺一、視覺的物理刺激提問:是不是所有的光我們都能看到?(一)可見光譜1、界定光是一系列的電磁波??梢姽庾V(visiblespectrum):能引起視覺(vision)的電磁波的波長(zhǎng)范圍,即波長(zhǎng)380780nm之間的電磁振蕩。電磁波與可見光譜2、可見光譜的特性波長(zhǎng):光在一個(gè)周期內(nèi)的距離強(qiáng)度:在某一特定方向角內(nèi)所放射光的光能量。純度:光的成份的純雜性(二)視覺經(jīng)驗(yàn)的屬性1、視覺經(jīng)驗(yàn)的三大屬性色調(diào)(hue):不同波長(zhǎng)的光引起不同的感覺 700nm為紅色,580nm為黃色,420nm為紫色 明度(brightness):光的物理強(qiáng)度引起視覺經(jīng)驗(yàn)飽和度(saturation):光的純度引起的色覺

2、反應(yīng) 飽和度取決于光線中優(yōu)勢(shì)波長(zhǎng)所占的比例。決定色調(diào)的優(yōu)勢(shì)波長(zhǎng)所占比例越大,該色調(diào)的飽和度就越大,反之就越小。 什么光的飽和度最???(2)色軸圖:視覺經(jīng)驗(yàn)三大屬性的相互關(guān)系圖中垂直中軸代表白、灰、黑系列的明度變化: 頂端是白色,底端是黑色,中心是中灰色。繞中軸四周的是不同的色調(diào):紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等。四周與中軸的垂直距離代表飽和度的變化:與中 軸垂直距離越短,飽和度越?。慌c中軸垂直距離 越長(zhǎng),飽和度越大。非彩色只有明度上的差異, 彩色則有色調(diào)、明度和飽和度的變化。如果顏色中三個(gè)特性之一有變化,顏色感覺也發(fā) 生變化;如果兩個(gè)顏色的三個(gè)特性相同,則不論 其組成成份如何,在視覺經(jīng)驗(yàn)上都會(huì)產(chǎn)生相同

3、的顏色感覺。色軸圖二、視覺的生理機(jī)制視覺過程的生理機(jī)制包括折光機(jī)制、感光機(jī)制、傳導(dǎo)機(jī)制和中樞機(jī)制。(一)折光機(jī)制和感光機(jī)制1、折光系統(tǒng)眼睛的折光系統(tǒng)由角膜、房水、晶狀體和組成。體眼的折光系統(tǒng)與凸透鏡相似,在視網(wǎng)膜上形成的物象是倒置的、左右換位的。由于大腦皮質(zhì)的調(diào)節(jié)和習(xí)慣的形成,我們?nèi)园淹馕锔兄獮檎⒌?。人眼的?gòu)造2、感光系統(tǒng)感光細(xì)胞組成視網(wǎng)膜的最外層,離光源最遠(yuǎn)。感光細(xì)胞包括視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞 視桿細(xì)胞對(duì)弱光很敏感,但不能感受顏色和物體的細(xì)節(jié)。視桿細(xì)胞含有視紫紅質(zhì)的感光物質(zhì), 幫助產(chǎn)生暗視覺 視錐細(xì)胞則專門感受強(qiáng)光和顏色刺激,能分辨物體顏色和細(xì)節(jié),但在暗光時(shí)不起作用。視錐細(xì)胞中的感光物質(zhì)叫視紫

4、蘭質(zhì),能感受強(qiáng)光。有三類視錐細(xì)胞分別含有感紅色素、感綠色素和感感。素,它們各自對(duì)紅、綠、藍(lán)光最為敏(二)傳導(dǎo)機(jī)制神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突集視神經(jīng),入顱腔后延續(xù)為視交叉。在視交叉處,來自兩眼的視神經(jīng)每側(cè)有一半交叉至對(duì)側(cè),余者不交叉。,(三)中樞機(jī)制視網(wǎng)膜上各個(gè)不同的點(diǎn),在視覺傳入通路和皮質(zhì)視區(qū)是按空間對(duì)應(yīng)原則投射的。三、視覺感受性(一)對(duì)光強(qiáng)度的感受性在適當(dāng)?shù)臈l件下,視覺對(duì)光的強(qiáng)度具有極高的感受性,其 感覺閾限是很低的。人眼能對(duì)27個(gè)光能量子起反應(yīng)。視覺對(duì)光的強(qiáng)度的差別閾限在中等強(qiáng)度時(shí)近似于160。但在光刺激極弱時(shí),比值可達(dá)11,光刺激極強(qiáng)時(shí),比值 可縮小到1167。視覺對(duì)光強(qiáng)度的感受性與眼的機(jī)能狀態(tài)、

5、光波的波長(zhǎng)、刺 激落在網(wǎng)膜上的位置等因素有關(guān)。眼睛對(duì)暗適應(yīng)越久,對(duì)光的反應(yīng)越敏感。波長(zhǎng)500nm左右的光比其它波長(zhǎng)的光更容易被覺察到。光刺激離凹812時(shí),視覺有最高的感受性;刺激盲點(diǎn)時(shí),對(duì)光完全沒有感受性(二)對(duì)光波長(zhǎng)的感受性視錐細(xì)胞對(duì)光的波長(zhǎng)敏感視網(wǎng)膜凹能分辨各種顏色。從凹到邊緣部分。視錐細(xì)胞減少,視桿細(xì)胞增多,對(duì)顏色的辨別能力逐漸減弱;先喪失紅、綠色的感受性,最后黃、的感受性也喪失,成了全色盲。人對(duì)不同波長(zhǎng)的差別閾限不一樣在光譜的某些部位,只要改變波長(zhǎng)1nm就能看出顏色的差別在多數(shù)部位則要改變l2nm才能看出其變化(三)視敏度1、界定視敏度(sight)也稱視力:指視覺辨別物體細(xì)節(jié)的能力。

6、2、指標(biāo):視角視角(visualangle):指物體的大小對(duì)眼球光心所形成的夾角。視角的大小與視網(wǎng)膜像的大小成正比。分辨兩點(diǎn)的視角愈小,表示一個(gè)人的視敏度愈高,視力愈好同一距離,物體的大小同視角成正比同一物體,物體距離眼睛的遠(yuǎn)近同視角成反比3、視敏度的正常值正常人能分辨的最小視角為1分角,因?yàn)?分視角(160度)的視網(wǎng)膜像的大小是4.4微米,相當(dāng) 于一個(gè)視錐細(xì)胞的平均直徑。從理論上說,物體的兩點(diǎn)便分別刺激到兩個(gè)視錐細(xì)胞上,因而能把它們區(qū)來。4、影響因素錐細(xì)胞的直徑與密度 光線落在視網(wǎng)膜的部位。如果光線恰好落在中央凹,這一部位視錐細(xì)胞密集且直徑最小,因此視敏度最大。光線落在視網(wǎng)膜周圍部分,視敏度

7、大減。大腦皮質(zhì)視區(qū)對(duì)于兩個(gè)相鄰視錐細(xì)胞產(chǎn)生不同程度興奮的分析能力 明度 物體與背景之間的對(duì)比 眼的適應(yīng)狀態(tài)眼睛的折光系統(tǒng)5、實(shí)踐應(yīng)用:視力檢查常用測(cè)定視敏度的視標(biāo)有“C”形和“E”形。(四)顏色混合有沒有白色的光?1、概述顏色混合(colormixture):許多波長(zhǎng)的混合光下所得到的色覺經(jīng)驗(yàn)。用紅、綠、藍(lán)三種基本色以適當(dāng)?shù)谋壤齺砘旌希?可以得到光譜上的各種顏色。如果在這三種基本 色中適當(dāng)加上白色,就可以得到各種不同色調(diào)、明度和飽和的顏色。2、混合規(guī)律(1) 互補(bǔ)律:每一種顏色都有另一種同它相混合而產(chǎn)生白色或灰色的顏色。這兩種顏色互為補(bǔ)色(complementary color)。(2) 間色

8、律:混合兩種非補(bǔ)色,使產(chǎn)生一種新的介乎它們之間的中間色。(3) 代替律:相混合的兩種顏色,都可以由不同顏色混合后產(chǎn)生的相同顏色來代替。3、種類加色混合(additivecolormixture):兩種不同波長(zhǎng)的色光同時(shí)作用于視網(wǎng)膜時(shí)所產(chǎn)生的色覺。這是光在視覺系統(tǒng)中的混合。減色混合(subtractivecolormixture):某些波長(zhǎng)的光線被吸收而引起的顏色混合。這是顏料在調(diào)色板上的混合。4、顏色混合的實(shí)驗(yàn)儀器:色輪(color wheel)色輪包括一個(gè)變速馬達(dá), 轉(zhuǎn)速約每分鐘3005000轉(zhuǎn)。馬達(dá)的中心軸裝著一個(gè)畫有360刻度的圓盤。不同顏色的紙盤互相交叉固定在圓盤上。當(dāng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí),不同

9、的顏色連續(xù)刺激視覺,即產(chǎn)生相加混合的效果。(五)色覺缺陷1、色弱色弱(colorweakness):對(duì)顏色的辨別能力差,主要表現(xiàn)為對(duì)光譜的紅色和綠力較差。2、色盲(1)界定的顏色分辨能色盲(colorblindness):先天性色覺,表現(xiàn)為不能分辨自然光譜中的各種顏色或某種顏色。(2)種類局部色盲:包括紅-綠色盲和藍(lán)-黃色盲。是最常見的色盲類型。 紅-綠色盲的人在光譜上只能看到藍(lán)和黃兩種顏色。 藍(lán)-黃色盲的人把整個(gè)光譜看成是紅和綠兩種顏色。全色盲(achromatism) 把整個(gè)光譜看成是一條不同明暗的灰?guī)?,沒有色調(diào)感。在他們看來,整個(gè)世界是由明暗不同的白、灰、黑所組成的。 全色盲的人在全人口

10、中是極為罕見的。 全色盲是由于視網(wǎng)膜缺少錐體細(xì)胞或錐體細(xì)胞功能喪失所致。它主要靠視桿細(xì)胞起作用。因此和夜盲癥相反,表現(xiàn)為懼光、喜暗等 由于錐體細(xì)胞異常,因此,往往存在視力差、弱視、中心性暗點(diǎn)、擺動(dòng)性眼球震顫等癥狀四、色覺理論(一)三色說1、背景三色說是英國物理學(xué)家楊(TYoung)于1801年提出,后 為黑爾姆霍茲(Helmholtz,1860)所發(fā)展,合稱為楊-黑 爾姆霍茲三色說(Young-Helmholtz trichromatic theory)。2、基本假設(shè)這個(gè)學(xué)說從紅、綠、藍(lán)三原色按不同比例混合可以產(chǎn)生各 種色調(diào)及灰色這一事實(shí)出發(fā),假定在視網(wǎng)膜上紅、綠、藍(lán)三種神經(jīng)三種神經(jīng)的興奮都能

11、引起一種原色的感覺。對(duì)光譜的每一波長(zhǎng)都有其特有的興奮水平。當(dāng)光刺激同時(shí)引起三種的比率產(chǎn)生各種色覺。不同程度的興奮時(shí),便按相應(yīng)3、缺陷不能滿意地解釋色盲現(xiàn)象。 根據(jù)三色說,色盲是由于缺乏一種或幾種神經(jīng)而造成的;三種神經(jīng)同時(shí)以同等強(qiáng)度的興奮才能產(chǎn)生白色或灰色感覺。色盲的人既然缺乏一種或幾種神經(jīng)就不應(yīng)該有白色或灰色的感覺,但事實(shí)并非如此。所有色盲的人都有白、灰、黑的感覺。(二)拮抗過程說1、背景色覺的拮抗過程說(opponentprocesstheory),也稱四色說(tetrachromatism)是赫林(EHering)于18782、基本假設(shè)年提出的。視錐細(xì)胞能感受紅、綠、黃、藍(lán)四種顏色。視網(wǎng)膜

12、中具有三種拮抗對(duì)的視素: 白-黑視素、紅-綠視素、黃-藍(lán)視素。這三種拮抗對(duì)的視素的同化和異化過程就產(chǎn)生各種顏色。光刺激下異化的白-黑視素,引起的神經(jīng)沖動(dòng)產(chǎn)生白色感覺;沒有光刺激時(shí)白-黑視素起同化作用, 引起的神經(jīng)沖動(dòng)產(chǎn)生黑色感覺。紅光刺激下異化紅-綠視素,產(chǎn)生紅色感覺;綠光刺激則同化紅-綠視素,產(chǎn)生綠色感覺。黃光刺激異化黃-藍(lán)視素,產(chǎn)生黃色感覺;藍(lán)光刺激同化黃-藍(lán)視素,產(chǎn)生感覺。由于各種顏色都含有一定的白色成分,因此每一種顏色除了影響其本身的視素活動(dòng)外,還影響白-黑視素的活動(dòng)。3、視素的同化和異化作用圖XX線以上表示異化作用,以下表示同化作用。a、b、c三條曲線分別表示白-黑視素、黃-籃視素和紅-綠視素的異化作用和同化作用。各種色覺就取決于這三種視素活動(dòng)相對(duì)幅度的大小。曲線a的形狀表明光譜飽和色的明度成分,從曲線 a可見黃綠色是光譜中最明亮的顏色。視素的同化和異化作用4、缺陷不能解釋用三原色混合能產(chǎn)生光譜中的一切顏色的現(xiàn)象。(三)色覺的信息過程1、基本發(fā)現(xiàn)在視網(wǎng)膜中確實(shí)存在三種視錐細(xì)胞,分別對(duì)530nm、570nm和440nm光譜很敏感。在視覺通路中存在對(duì)白/黑、綠/ 紅、藍(lán)/黃三類反應(yīng)起拮抗作用的神經(jīng)細(xì)胞。2、色覺的信息

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