速度知觉实验报告
速度知觉实验报告
元方16级师班
（西南大学心理学部400715）
摘要：本次实验的目的是通过测定人的速度知觉阈限，讨论速度对速度知觉的影响、距离对速度知觉的影响。实验结果中，实验结果中，被试的速度知觉差别阈限AE为0.328，且被试估计的结果更偏向于比标准刺激快。影响实验结果的主要因素为距离、速度两因素，它们之间存在交互作用。在速度不同时，AE受距离变化的影响产生的变化趋势不同；或者说，在距离相同时，AE受速度变化的影响产生的变化程度不同。
关键词：速度知觉碰撞时间认知加工
1 引言
运动知觉是对客体或客体的部分在空间上的位置变化以及变化速度的知觉。速度知觉是运动知觉的一种，指估计物体的运动速度的能力，与时间知觉也有一定关系，在人的实践活动中有重要意义。
日常生活中的许多活动要求观察者判断一个圆点物体到达另一个特定点的
时间，这段时间被称为碰撞时间（time to collision or time to contact，简称Tc或TTC）（郭秀艳等，2000；志杰等，1998）。典型的例子是司机的协调开车和刹车两种动作，以及如何接住飞行中的球问题（格里格，津巴多，2003）。
关于Tc的两种理论解释为：（1）计算或认知的方法（computational or cognitive approach）：认为Tc估计主要依靠速度（v）和相对位置（s），通过公式Tc=s/v 判断。（2）生态学理论（ecological optics）：认为环境中的运动物体可以传递两种信息：一是物体的大小、速度及与观察者的距离等物理信息，由物理变量决定的；二是物体对观察点所形成的视角及其网膜物像等信息，由视觉变量决定的。Tc 估计可直接由移动物体的光线变化围（optic flow fields）获得，不必计算。
黄端、侃在碰撞时间估计的影响因素研究[1]中提到：“Lee在1976年提出,对运动物体的TTC知觉是由视觉变量决定的,即:物体光学影像相对扩率(relative rate of optical expansion)的倒数τ决定了人们对其TTC的判断。1983年Mclead和Ross 与驾驶相关的TTC实验研究结果也支持了直接知觉法,表明TTC直接由光阵(optic array)决定。尽管很多此类实验支持了τ在完成TTC任务中的作用,越来越多的研究结果表明TTC判断还受限制于场景、阈限因素和认知操作,而且是以多种信息源为基础的。”
我们了解到，物体运动时我们的视觉系统的一个重要的作用是定位复杂场景中物体的轮廓和边缘。然而，人类在定位运动物体或者附近有运动信号干扰的静止物体位置时，会产生偏差。也就是说物体进行横向运动时,存在视觉边界的收缩信息。因此,影响人Tc估计的因素除了视觉信息之外,还有物理信息。而郭秀艳等(2000)使用知觉测试仪在遮挡式下考察了运动速度和距离对碰撞时间估计的
影响,也发现速度的提高会导致TTC估计的准确性提高[2]。瑞光和黄希庭(1999)在
研究中使用正方形图形作为运动对象,采用遮挡式,考察了物体大小、运动速度、运动距离和加速度等因素对TTC估计的影响[3]。结果表明,TTC知觉线索是视觉信息和物理信息(速度、距离)的统合。
于是我们打算对影响人Tc估计的物理因素（速度、距离）进行验证性研究，用单一被试的实验方式排除视觉变量对Tc估计的影响、只进行讨论而不研究，最后根据其实验结果对速度、距离对Tc的影响分别进行讨论。本次实验采取2×2被试设计，一个自变量为速度，有快和慢两个水平，另外一个自变量为距离，有远和近两个水平。因变量为被试时间估计的误差。采取ABBA法进行实验，平衡练习效应。
2 方法
2.1 被试
实验选取1名被试，是西南大学应用心理学学生，性别男，年龄22岁，右利手。
2.2 仪器和材料
EP509 速度知觉测试仪（华东师大科教仪器厂生产）
仪器的正面是由知觉箱、被试反应键和活动挡板组成。仪器的背面是由控制操作面板、反应键插座和电源插座组成。控制操作面板上有许多开关和按钮:计时器、位置选择开关(远和近)、速度选择开关(快和慢)、启动按钮、复位按钮、电源开关和实验/演示切换开关[1]。
2.3 实验程序
被试坐在仪器正前方，眼睛平视右面光点，注意前面光点的变化，然后主试按下仪器操作面板左下方按键，使仪器工作在演示状态。主试按下“启动”键后，
灯光自右向左移动，同时告诉被试：“要仔细观察光点移动速度，当光点进入挡板，则灯光立即被挡住，其移动速度仍然不变，移动到外面标志的终点位置，灯光停止。”主试可以通过快、慢、近、远几种不同组成一一演示，让被试加深理解。
主试按“演示”开关使其弹出呈实验状态。让被试端坐在速度知觉仪前，距离1.2米，被试双眼和光点保持同一水平上，右手拿反应键。主试按下“启动”按钮，灯光自右向左移动，当灯光进入挡板，则灯光立即被挡住了，被试应假设灯光以原来的速度仍在挡板后面移动，进而设想，当灯光正好到终点位置，用右手按下反应键。每做完一次，就需要按一下“复位”键，再进行下一次实验。
本实验共有四种条件：2（快速/慢速）×2（远/近）＝4（远快、近快、远慢、近慢）。用ABBA法，被挡距离远时，先在快速运动条件下，速度估计10次，再在慢速条件下速度估计20次，最后再在快速条件下速度估计10次，共40次；被挡住距离近时，重复距离远的速度估计40次。整个实验共计80次。每10次实验休息2分钟。
记录每次实验结果，记录显示屏呈现的误差值（仪器上显示负值说明被试滞后反应；正值表示被试提前反应）实验过程中，主试不将实验结果告诉被试。实验结束后分别整理和计算不同条件速度知觉差别阈限。
3 结果
3.1 速度差别阈限计算
本次实验使用ABBA法，共得80个有效数据，原始估计误差值见表1。
表1 速度知觉差别阈限估计误差值
试次远近
F S S F F S S F
1 0.14 -0.79 -0.28 0.1
2 -0.46 -0.36 -0.45 -0.38
2 0.07 -0.64 -0.48 -0.1
3 -0.33 -0.33 -0.6 -0.28
3 0.05 -0.91 -0.55 0.18 -0.48 -0.45 0.18 0.03
4 -0.17 -0.12 -0.24 0.86 -0.33 -0.2
5 0.0
6 -0.06
5 -0.14 -0.49 -0.29 0.1
6 -0.2
7 -0.76 0.09 -0.08
6 0.18 -0.86 0.51 -0.04 -0.31 -0.29 -0.06 -0.11
7 -0.15 -0.84 0.23 -0.25 -0.48 -0.64 -0.17 -0.18
8 -0.18 -0.76 0.31 -0.12 -0.3 -0.41 -0.17 -0.07
9 -0.41 -0.35 0.32 -0.08 -0.39 -0.65 0.03 -0.18
10 -0.49 -0.68 0.33 -0.41 -0.32 -0.08 -0.09 0.80
单位：s 由表1可知被试在进行速度知觉的时候，被试估计的结果更偏向于比标准刺激快（正为慢，负为快）。
根据表1计算被试速度知觉的差别阈限，使用EXCEL表格。原始数据为每次估计结果(X)与标准刺激(S)的差，把每次估计结果与标准刺激的差的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计，用符号AE表示：AE=∑︱X－S ︳／N
表2 不同条件下AE的计算
条件远快远慢近快近慢总体
AE 0.217 0.499 0.292 0.306 0.328
单位：s 3.3 两因素主效应与交互作用分析
由表2得图1、图2，对距离、速度两因素的主效应和交互作用进行分析，由图1、图2知距离、速度两因素间存在交互作用。不论距离远近，速度快总比速度慢的AE小，但速度快时AE随距离变近而增加，速度慢时AE随距离变近而减少。而且，速度快时，距离远比距离近的AE小；速度慢时，距离远比距离近的AE大。
图1
图2
3.3 2×2被试方差分析
本组一共做80试次，使用SPSS进行重复测量方差分析时，发现因为被试数量太少，无法的出球形度检验结果，所以这里暂时不讨论。
4 讨论
已知关于Tc的两种理论解释为：
（1）计算或认知的方法（computational or cognitive approach）：认为Tc估计主要依靠速度（v）和相对位置（s），通过公式Tc=s/v判断。
（2）生态学理论（ecological optics）：认为环境中的运动物体可以传递两种
信息：一是物体的大小、速度及与观察者的距离等物理信息，由物理变量决定的；二是物体对观察点所形成的视角及其网膜物像等信息，由视觉变量决定的。Tc 估计可直接由移动物体的光线变化围（optic flow fields）获得，不必计算。
经过讨论，我认为两种理论解释中，第二个理论——生态学理论的说服力更强。因为人类身体的生理机制会收到各种不同的信息，加工信息的机制十分复杂
多变，不论是物理因素还是人的视觉变量都会对速度知觉阈限产生影响，还有被试的生理心理状态是否良好、是否近视和散光等问题存在，因而不能单纯以公式计算，哪怕是机器的测量也会有误差问题与精度差异。
比如本次实验中，被试的估计结果比标准刺激快的次数多于慢的次数，这有可能就与被试的视觉变量（即:物体光学影像相对扩率的倒数τ）、被试近视、被试精神状态不太饱满的因素有关。
影响本次实验结果的变量还有物理变量，如速度、距离。实验结果表明，距离、速度两因素间存在交互作用。不论距离远近，速度快总比速度慢的AE小，但速度快时AE随距离变近而增加，速度慢时AE随距离变近而减少。而且，速度快时，距离远比距离近的AE小；速度慢时，距离远比距离近的AE大。也就是说，在速度不同时，AE受距离变化的影响产生的变化趋势不同；或者说，在距离相同时，AE受速度变化的影响产生的变化程度不同。
而且，在我们的讨论中，认为物体概念对速度知觉可能也会有影响。比如，把灯泡改为进度条、汽车、人或各种形状的图案，人的速度知觉是否会发生改变。这些可以成为实验研究的方向与应用目标。
实验结果还可能受到疲劳效应和实验环境的影响。因为，被试量过少、实验时间不好分配和控制、实验环境又比较嘈杂，所以实验结果仅供参考讨论，没有实际研究意义。
5 结论
实验结果中，被试的速度知觉差别阈限AE为0.328，且被试估计的结果更偏向于比标准刺激快。
影响实验结果的主要因素为距离、速度两因素，它们之间存在交互作用。在
速度不同时，AE受距离变化的影响产生的变化趋势不同；或者说，在距离相同时，AE受速度变化的影响产生的变化程度不同。
本次实验达到了通过测定人的速度知觉阈限，讨论速度对速度知觉的影响、距离对速度知觉的影响的目的。
6 参考文献
[1] 郭秀艳，贡晔，薛庆国，袁小芸.（2000）.遮挡式下对碰撞时间点估计.心理科学，23（1）：34－37
[2] 黄端，侃. （2008）.碰撞时间估计的影响因素研究.心理科学，31( 6): 1284-1286
[3] 瑞光，黄希庭. （1997）.运动视觉中时间知觉信息源的研究.西南师大学学报(自然科学版)，22（6）：727-734
[4] 黄希庭涌.2015.心理学导论.：人民教育.p246-261
[5] 学民舒华.2011.实验心理学.：师大学.p349-354