觀察深度
在自然中,不像在實驗室里,所有的外形或者移動都不可能脫離三維性質而存在。為了理解日常生活中的外形及移動知覺,理解深度知覺是至關重要的。心理學家一向認為這是有關知覺的中心問題。他們有關深度知覺的所有文獻來源將塞滿一本書的空間。
基本的問題一向是既明顯又簡單:當我們的信息來源,即視網膜上的圖象基本上是兩維的時候,我們是如何看到三維世界的?我們看到的為什麼不是一個平面的世界,比如在一張彩照里,每個物體的距離和三維特質只能通過其大小、視點、陰影和其它提示來暗示呢?
事實上,這些提示就是一組理論所提供的答案。這些理論的形式各種各樣,可是,它們都認為深度知覺不是自動和天生的。有些理論說,它是一些經驗帶來的結果,它使我們將深度與提示聯繫起來;另外一些理論認為,這是學習得來的心理過程,我們可以通過這個過程從提示當中推出深度來。
說深度知覺是我們將提示與深度經驗聯繫起來的產物,這種觀點在洛克和貝克萊的時候就開始了。從他們那個時代到目前,聯想-行為主義傳統中的心理學家們一直都認為,我們都在有意無意地把視網膜二維圖象的提示與物體離開我們有多遠的經驗聯繫起來,這樣就產生了一些提示。
另有一種觀點是,我們能夠感知深度是一種對所看到的事物進行邏輯推理的結果。它首先是由J·S·密爾於1843年提出來的,他提到知覺的時候說,我們觀察到的東西有十分之一是觀察,十分之九是推理。在這個世紀的後期,亥姆霍茲更詳細地提出,我們是根據視網膜上的二維圖象無意識地推測出三維的現實。從那時起到現在,一系列認知方向上的心理學家都認為,知覺,包括深度知覺,部分地,或者在很大程度上是高級心理功能的產品——「有點像思想的過程」歐文·羅克這樣說——在這些過程當中,從提示中進行推理只是其中一個。
不管人們喜歡哪一種說法,對深度的提示在日常生活中是極為熟悉的,而它們在知覺中的作用已經通過好幾百種實驗所顯示。這裡是一些主要的線索和一些具有代表性的實驗:
——明顯的大小:一個物體越遠,它看上去就越小,可是,如果我們已經知道它有多大——比如一個人——我們會從它顯示的大小上推斷距離,哪怕它是在一個毫無特點的平面上,我們得不到任何提示也是如此。在1951年進行的一項實驗中,一位研究者製作了一些撲克牌,從正常牌大小的一半到一倍不等,然後在實驗室條件下請受試者看這些牌,因此沒有任何有關距離的提示。受試者認為一倍大的撲克牌在離他們近些的地方,而只有一半大小的牌離他們遠些。所有的牌實際上是在同樣一個距離內。
——介入:當一個物體被另一物體部分地擋住時,我們會意識到,被擋住的物體會比擋住東西的物體遠些。我們遠看城市風景時,會很容易地感覺到一個遙遠的高層建築的距離,因為較低層的一些建築擋住了高層建築下面的樓層;另一方面,在海上,一個浮動物體的距離是很難判斷的。
——視點:從觀看者這面向外走的平行線,比如鐵軌或者牆壁邊角、地板和走道,是會與距離聚合起來的。我們受到這樣一些提示的影響有多大,可以從下面這個圖案中看出來。
視點坡度就是不可能把這些圓柱看作一樣大,儘管它們實際是一樣大的。——物體表面的質地——有草的一片地方,一條水泥人行道-是不變的,可是,質地越來越細的紋路在遠處看來就是一條重要的線索,可以看出任何東西在表面上的距離。
——遠處的建築物或者山崗看上去很平淡,比近處的物體要模糊一些,這是因為中間隔著大量的氣層。
——視差:在我們移動時物體與彼此之間不斷變化的關係——它是一個重要的深度信息,特別是對近處的物體相對於遠處的物體觀察時。
——聚合與適應:當我們看一些離我們很近的物體時,眼睛會向內產生一個角度,每個晶狀體旁邊的肌肉都未能使它集中注意力。當我們看遠處的物體時,眼睛是平行的,晶狀體會處於放鬆的狀態。共生的內臟感覺是一些重要的線索,可以告訴我們10英尺及以內的物體的距離。
——雙眼差異:當我們看一個相對很近的物體時,它的圖象會落在每隻眼睛的視覺中心——視網膜的中心上面,而同樣遠的一些物體的圖象會落在兩個視網膜相對應的地方。不管物體的遠近,其圖象卻會落在視網膜不同的地方,如下圖所示:
兩個視網膜圖象之間的差異通過大腦進行解釋,以指明哪個物體離我們遠些。雙眼差異在從800-1900英尺之間的特寫中效果最明顯。有些知覺理論認為這是對深度最為重要的提示。
前述所有深度提示都可以用內在機制或者學習到的行為加以解釋。可是,深度知覺的天生要素,卻是由另外一些更有說服力的證據來證明的。
一系列有歷史意義的實驗指明,深度知覺是本能性的,這些實驗是50年代和60年代早期在康奈爾大學由艾林娜·吉布森進行的,其對可發音和不可發音辭彙的高度閱讀進行的工作,是我們前面提到過的,她是與同事里查德·沃爾克一起做這些實驗的。吉布森終身害怕崖壁,而沃爾克在二戰期間曾讓受過訓練的軍隊從高台上往下跳,他們合作起來創立了一種「視覺懸崖」,以確立老鼠是學習得來的深度知覺還是天生就有這著本領的。視覺懸崖是一大塊玻璃,其下面的一半貼著瓦楞形的牆紙,另一半也貼著牆紙,但在幾英尺以下的地方。問題在於,沒有深度經驗的動物——即從沒有在任何形式的高度上往下跳過的東西-會自動地避開看上去像是要往下跳的東西。
研究者們在黑暗中養雞、鼠和其它一些動物,不讓它們產生任何深度經驗,然後放在一塊板上,這塊板在玻璃上從有陰影的一邊跨過,到另一個看上去更深的地方。結果極富戲劇性。動物儘管從沒有經歷過深度,但總會避開較深的一邊,並在板上退後,退到有陰影的一邊。然後,吉布森和沃爾克對人類嬰兒加以實驗。如吉布森不久前回憶的:
我們不能在黑暗中哺育嬰兒,只好等他們能夠自己移動時,才把他們對邊緣的躲避當作我們的深度區別指標。可是,只會爬行的嬰兒的確會避開「很深的」一邊。他們可能在學會爬行之前就已經學習到了某些東西,可是,不管那是什麼東西,他不會從外部得到很大的強化,因為父母從沒有報告說嬰兒曾經從一個什麼樣的高度上摔下來過。
每個嬰兒的母親會站在這個裝置的左邊或者右邊,並向孩子召呼。在幾乎所有的情形中,嬰兒在陰影裡面時會一步步地向母親爬,可是,在27個嬰兒中,只有3個敢向很深的那一邊爬。
(最近由其他一些人做的實驗卻傾向於削弱吉布森與沃克結論,這些實驗表明,人類嬰兒對高度的害怕是後天得來的——不是通過摔下來的體驗,而是通過總體意義上的移動經驗得來的。)
認為深度知覺是內置入神經系統的極有說服力的證據,是1960年從一個不太可能的來源,美國電話電報公司的貝爾實驗室和一位同樣不太可能的研究員,一位當電視信號發射專家的年輕電氣工程師。貝拉·朱萊茨出生在匈牙利,並在那裡接受教育,1956年的革命失敗後來到美國,並被新譯西默雷山的貝爾實驗室錄用,主要解決壓縮電視線號使用的頻道寬度問題。可是,朱萊茨被一些更有趣的問題吸引住了,從1959年開始,在貝爾實驗室的默許下,決定專攻人類視覺問題。雖然他從來沒有得過心理學學位,可是,他很快就成了一位獲得許多殊榮的知覺心理學家,是貝爾實驗室視覺知覺研究處和麥克阿瑟基金會的主任,1989年還當了魯傑斯大學視覺研究實驗室的負責人。
朱萊茨因為想到了一個主意而使他在心理學界立即出名,這時候,他才剛剛開始視覺研究。他在閱讀有關實體深度知覺的書籍時驚訝地發現,實體視覺的整體接受是大腦將一些提示與每隻眼睛的圖象里的外形和深度進行比較的結果。這被認為形成了圖象和深度知覺的重合。朱萊茨以前在匈牙利曾當過雷達工程師,他感覺到,這明顯是錯誤的:
畢竟,為了揭開空中偵察的掩飾,人們會通過一種實體鏡來觀察空中圖象(從兩個稍有不同的位置),而被掩飾起來的目標會以極鮮明的深度跳出來。當然,在現實生活中,並不存在理想的掩飾物,在經過實體鏡的觀察以後,人們可以用一隻眼檢測到有可能從其背景中將一個目標區分出來的微弱的提示。因此,我利用當時剛剛運到貝爾實驗室來的最大計算機,即IBM704,來模擬理想的掩飾實體圖象。
這是由隨機利用黑白點製造的圖象構成的,如下面這兩個圖案:
如果單獨看其中一個圖案,這兩個圖案中沒有深度提示。可是,儘管它們大部分是相同的,可是,中心部分有一個小區已經通過計算機稍稍向一邊偏了一點,因此