西南本科上課導(dǎo)論課件第三節(jié)視覺x

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）的電磁波的波長范圍，即波長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：光在一個周期內(nèi)的距離強度：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)驗的屬性1、視覺經(jīng)驗的三大屬性色調(diào)（hue）：不同波長的光引起不同的感覺 700nm為紅色，580nm為黃色，420nm為紫色 明度（brightness）：光的物理強度引起視覺經(jīng)驗飽和度（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)勢波長所占的比例。決定色調(diào)的優(yōu)勢波長所占比例越大，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、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??；與中軸垂直距離 越長，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。如果顏色中三個特性之一有變化，顏色感覺也發(fā) 生變化；如果兩個顏色的三個特性相同，則不論 其組成成份如何，在視覺經(jīng)驗上都會產(chǎn)生相同

3、的顏色感覺。色軸圖二、視覺的生理機制視覺過程的生理機制包括折光機制、感光機制、傳導(dǎo)機制和中樞機制。（一）折光機制和感光機制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)感光細胞組成視網(wǎng)膜的最外層，離光源最遠。感光細胞包括視桿細胞和視錐細胞 視桿細胞對弱光很敏感，但不能感受顏色和物體的細節(jié)。視桿細胞含有視紫紅質(zhì)的感光物質(zhì)， 幫助產(chǎn)生暗視覺 視錐細胞則專門感受強光和顏色刺激，能分辨物體顏色和細節(jié)，但在暗光時不起作用。視錐細胞中的感光物質(zhì)叫視紫

4、蘭質(zhì)，能感受強光。有三類視錐細胞分別含有感紅色素、感綠色素和感感。素，它們各自對紅、綠、藍光最為敏（二）傳導(dǎo)機制神經(jīng)節(jié)細胞的軸突集視神經(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)有一半交叉至對側(cè)，余者不交叉。，（三）中樞機制視網(wǎng)膜上各個不同的點，在視覺傳入通路和皮質(zhì)視區(qū)是按空間對應(yīng)原則投射的。三、視覺感受性（一）對光強度的感受性在適當?shù)臈l件下，視覺對光的強度具有極高的感受性，其 感覺閾限是很低的。人眼能對27個光能量子起反應(yīng)。視覺對光的強度的差別閾限在中等強度時近似于160。但在光刺激極弱時，比值可達11，光刺激極強時，比值 可縮小到1167。視覺對光強度的感受性與眼的機能狀態(tài)、

5、光波的波長、刺 激落在網(wǎng)膜上的位置等因素有關(guān)。眼睛對暗適應(yīng)越久，對光的反應(yīng)越敏感。波長500nm左右的光比其它波長的光更容易被覺察到。光刺激離凹812時，視覺有最高的感受性；刺激盲點時，對光完全沒有感受性（二）對光波長的感受性視錐細胞對光的波長敏感視網(wǎng)膜凹能分辨各種顏色。從凹到邊緣部分。視錐細胞減少，視桿細胞增多，對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。人對不同波長的差別閾限不一樣在光譜的某些部位，只要改變波長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：指視覺辨別物體細節(jié)的能力。

6、2、指標：視角視角（visualangle）：指物體的大小對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。分辨兩點的視角愈小，表示一個人的視敏度愈高，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，因為1分視角（160度）的視網(wǎng)膜像的大小是4.4微米，相當 于一個視錐細胞的平均直徑。從理論上說，物體的兩點便分別刺激到兩個視錐細胞上，因而能把它們區(qū)來。4、影響因素錐細胞的直徑與密度 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)對于兩個相鄰視錐細胞產(chǎn)生不同程度興奮的分析能力 明度 物體與背景之間的對比 眼的適應(yīng)狀態(tài)眼睛的折光系統(tǒng)5、實踐應(yīng)用：視力檢查常用測定視敏度的視標有“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）：許多波長的混合光下所得到的色覺經(jīng)驗。用紅、綠、藍三種基本色以適當?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。這兩種顏色互為補色（complementary color）。（2） 間色

8、律：混合兩種非補色，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）：兩種不同波長的色光同時作用于視網(wǎng)膜時所產(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、顏色混合的實驗儀器：色輪（color wheel）色輪包括一個變速馬達， 轉(zhuǎn)速約每分鐘3005000轉(zhuǎn)。馬達的中心軸裝著一個畫有360刻度的圓盤。不同顏色的紙盤互相交叉固定在圓盤上。當馬達旋轉(zhuǎn)時，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）：對顏色的辨別能力差，主要表現(xiàn)為對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-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和黃兩種顏色。 藍-黃色盲的人把整個光譜看成是紅和綠兩種顏色。全色盲（achromatism） 把整個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)膜缺少錐體細胞或錐體細胞功能喪失所致。它主要靠視桿細胞起作用。因此和夜盲癥相反，表現(xiàn)為懼光、喜暗等 由于錐體細胞異常，因此，往往存在視力差、弱視、中心性暗點、擺動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)這個學(xué)說從紅、綠、藍三原色按不同比例混合可以產(chǎn)生各 種色調(diào)及灰色這一事實出發(fā)，假定在視網(wǎng)膜上紅、綠、藍三種神經(jīng)三種神經(jīng)的興奮都能

11、引起一種原色的感覺。對光譜的每一波長都有其特有的興奮水平。當光刺激同時引起三種的比率產(chǎn)生各種色覺。不同程度的興奮時，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)同時以同等強度的興奮才能產(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。視錐細胞能感受紅、綠、黃、藍四種顏色。視網(wǎng)膜

12、中具有三種拮抗對的視素： 白-黑視素、紅-綠視素、黃-藍視素。這三種拮抗對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)沖動產(chǎn)生白色感覺；沒有光刺激時白-黑視素起同化作用， 引起的神經(jīng)沖動產(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-藍視素，產(chǎn)生黃色感覺；藍光刺激同化黃-藍視素，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外，還影響白-黑視素的活動。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相對幅度的大小。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)膜中確實存在三種視錐細胞，分別對530nm、570nm和440nm光譜很敏感。在視覺通路中存在對白/黑、綠/ 紅、藍/黃三類反應(yīng)起拮抗作用的神經(jīng)細胞。2、色覺的信息