速度知觉实验

12级心理系师范班  10120330131 李敏

摘 要 知觉是当前的客观事物的各个部分和属性在人脑中的综合反映。速度知觉反映了个人对速度感觉的差异，它是各项体育运动中不可缺少的技术指标。本实验利用计算机辅助系统，学习使用遮挡范式测量速度的感知能力，采用6名被试的实验数据统计分析，用公式 AE=∑｜x－s｜/n 计算速度知觉差别阈限，讨论快速和慢速知觉阈限的差异，检验Gibson光线分布的理论，以及反馈信息对知觉调整的影响，并对实验中所可能的误差与不足之处进行猜测。

关键字 速度知觉 差别阈限 反馈 遮挡范式 时间估计

1 引言

    知觉（perception）是当前的客观事物的各个部分和属性在人脑中的综合反映。因此，知觉的事物是复合刺激物，知觉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作用。人们在研究经典条件反射的时候，曾做过一个有意义的实验。如以频率500 赫的纯音来形成狗对食物的条件反射，起先，在其他频率的纯音作用下，狗也有流唾液的反应。但是，当进一步对这个500 赫的频率给以食物强化，也就是说，只有在这种音频后才给予食物，几次之后，狗对其他的频率便不再反应，甚至极相近的频率譬如498 赫的纯音，也引不起它们的反应了。从这两个实验中，可见分析器对刺激物的辨识能力是很高的，而这种辨识能力的精确度是从后天训练获得的。知觉的形式不仅与分析器的活动有关，而且依赖于过去的知识和经验。这两者是相互联系的。当所感知的事物同过去的知识经验没有联系时，就不能立刻把它确认为一定的对象。例如，当我们看到一个芒果时，虽然它的颜色、形状、大小等已经通过了我们的眼睛，刺激了视觉神经和视觉分析器，但这只是一件实物反映于我们的大脑。如果事实仅限于此，那么这种感觉是没有多大意义的。因为我们还不能就此认出芒果。如果我们过去曾吃过或见过芒果，情形就不同了。当我们一眼看到它那黄色的果皮、类似球形的外表时，由于过去经验的作用，当然晓得它是可以吃的芒果了。不仅如此，就是当我们看到芒果的图画时，也能认出它。可见，正是由于人在实践活动中积累了关于一定对象的知识和经验，才能够借助于这些知识和经验把当前的刺激认知为现实界的确定事物。通过无反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。从知觉的通道特点和知觉对象的时空属性划分，知觉包含了视知觉、听知觉、空间知觉、时间知觉等，目前还有无觉察知觉的实验。

     在这里，我们将研究的是其中的速度知觉。速度知觉反映了每个人对速度感觉的差异，是工作操作实践中和各项体育运动中不可缺少的技术指标。如司机开车，要对前方有可能碰到的障碍物所需时间作出精确的估计，这段时间称为碰撞时间（TC），对于司机控制好刹车或驾驶行为至关重要。一般情况下，司机判断碰撞时间有一定的难度，因为它们无法得到障碍物的连续视觉信息，司机在开车时必须得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与司机的视野之外。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。

    有关这些视觉信息，目前偏向于知觉的生态学理论（Gibson）。

Schiff，Caviness and Gibson（1962）利用投射装置，进行了碰撞时间的判断实验，Gibson（1979）认为这个实验说明了人对碰撞直觉的直接性，其TC估计的视觉信息是指可直接由移动物体的光线变化范围获得。Gibson认为自然环境中不同大小和位置的物体收到各种方向的光线照射，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像都是按视角规律而变化的，因此人可以直接知觉距离，即知觉系统从流动的系列中抽取不变性。很多实验研究都已经证明了这点。Lee（1976）发展了这一观点。Savelsberge等（1991）使用泄气的球来做实验，发现被试接球的时间调节取决于球的视网膜像的扩大速率。郭秀艳等（2000）采用遮挡范式的实验也证明了对碰撞时间的估计依赖于全局光流变化率（the roke of globaloptic flow rate）的作用。

本实验将探讨视觉信息对时间估计的影响，以确定究竟哪一种方法更科学，采用的研究范式是遮挡范式（occlusion paradigm）。即在不同速度条件下，离终点一定距离时物体被遮挡，由被试判断何时到达终点，自变量为移动速度。实验分为两部分，无反馈实验中设置快、慢两个水平，有反馈实验只有一种快速度。

想要预期的结果是，若TC直接由光线分布决定，那么速度的提高会导致估计的准确性提高。与无反馈的速度知觉实验相比，有反馈实验增加了速度误差的反馈信息，实验中每次都将被试的估计结果反馈给被试，呈现于屏幕，以分析有反馈情况下对速度知觉准确性的影响。

利用公式 AE=∑｜x－s｜/n 计算速度知觉差别阈限。

｜x－s｜：每次测得的绝对误差

X：被试估计时间     S：标准时间     N：实验次数。

2 方法

2.1 被试 

华东师范大学心理学系12级本科生6名，3名男生，3名女生

2.2 材料和仪器

2.2.1 仪器

计算机及PsyTech实验系统

2.2.2 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 程序

2.3.1无反馈速度知觉

3.1.1预备实验：

打开PsyTech软件，登录选择无反馈速度知觉实验程序。（实验参数：速度：快120像素/秒，慢60像素/秒， 顺序：快10次，慢20次，快10次，实验间隔1s。）

被试将手放在1号反应盒任意按键上，黄色亮点从左向右移动，在距离终点前约1/3处被遮挡，被试估计黄点移动速度，在黄点到达终点线时，按下反应键。

本实验无反馈信息。

3.1.2正式实验：

实验共40次，无休息，被试自行按下反应键进行实验。按照实验指导语进行操作。实验结束后记录数据进行保存。

2.3.2 有反馈速度知觉

3.2.1预备实验：

打开PsyTech软件，登录选择无反馈速度知觉实验程序。（实验参数：速度：120像素/秒，40次，实验间隔1s。）被试将手放在1号反应盒任意按键上，黄色亮点从左向右移动，在距离终点前约1/3处被遮挡，被试估计黄点移动速度，在黄点到达终点线时，按下反应键。

此时屏幕将显示判断的时间误差。负数表示判断（按键）过早，正数表示判断（按键）过晚，然后被试根据反馈对判断进行调整，开始下一次实验。

3.2.2正式实验：

实验共40次，无休息，被试自行按下反应键进行实验。按实验指导语进行操作，实验结束后记录数据进行保存。

2.3.3 实验误差防范

先进行无反馈速度知觉测试，再进行有反馈测试，避免反馈影响。试验快慢速的顺序采用ABBA法减少误差。实验时间较短，疲劳误差不大，不设置实验过程中的休息时间。

3 结果

3.1速度知觉无反馈

以性别为因子的方差分析

3.2 速度知觉有反馈

4 分析与讨论

无反馈情况下对快慢速两种水平进行比较：被试快速度知觉均好于慢速度知觉，被试间有显著差异，性别差异慢速有显著差异，快速无显著差异。依照Gibson理论，若TC直接由光线分布决定，那么速度的提高会导致估计的准确性提高，本实验被试的AE值符合该理论。

在实验过程中，快慢速不同水平带来的影响可能不仅仅是光线分布问题，被试当时的心态情绪以及实验时间也有其影响。在快速水平下，由于遮挡路程恒定，相对是一个短时间的估计，比较容易掌握，被试还能记住或回忆起之前的准确速度。在慢速水平下，由于遮挡路程恒定，相对是一个长时间的估计，在估算到一半时，对之前准确速度的感觉基本已经淡忘，在把握不明确的情况下，加上犹豫或回忆，导致时间估算不准确。

快速度情况下对有无反馈两种水平的比较：

被试有反馈的速度知觉均好于无反馈的速度知觉，有显著性差异，个体间有显著差异，存在性别差异但不显著，在有反馈情况下，速度估计在有调整时更好。

但在实验过程中，反馈情况下所得的数据并非时完全是凭借速度知觉得到的，被试完全可以在心中默数数字，在得到反馈后，多（少）数几个数字来精确，于是，反馈后期的实验数据可以无视黄点的速度，与速度知觉没有直接关系了。但这样的误差在反馈实验的情况下是无法避免的，只能在实验前告诉被试，尽量靠速度知觉来观察，不要借助其它的方法。

速度估计阈限不像反应时那样，有一个生物墙，它的值是有可能达到0的，比如本人在无反馈的快慢速度下分别有一个0值，但这不是说被试准确地知道了速度，比如加上按反应键的时间和系统反应等因素，必定有所误差，而且之后的实验数据和有反馈实验中也不再有0值，但相对接近的还是有。这说明，通过训练，速度知觉可以在一定范围内接近正确值，但无法恒定地精确到某一值，有一定的随机性，并且在估计时思想很容易受到环境心境的影响。

 参考书目

1.实验心理学                    郭秀艳             人民教育出版社

2.心理学实验指导手册            杨治良、王新法     内部资料

3.心理实验纲要                  杨博民             北京大学出版社

4.遮挡范式下对碰撞时间的估计    郭秀艳 等          心理科学2000.01

5.直接知觉理论及其发展          傅小兰 等

第二篇：速度知觉实验

遮挡范式下的速度知觉实验报告

雷诗意，虎小丽，李佩

（西南大学心理学部20##级师范专业     重庆   400715）

摘要：

　　本实验的目的是通过对速度的知觉测定人的速度知觉阈限，并比较出快速、慢速知觉阈限的差别，探讨距离对速度知觉的影响。实验是双因素变量2×2被试内的设计法，自变量为速度（快、慢两个水平）和距离（远、近两个水平），因变量为被试时间估计的误差。被试为西南大学心理学部20##级本科生的一名女同学。呈现给被试的红灯为匀速运动，被试将估计挡板后的红灯在到达终点时按下按钮。为避免顺序带来的练习效应，实验采用的是ＡＢＢＡ法排序。由实验结果分析可以看出，光点的移动速度以及挡板的距离长度都会对速度知觉阈限产生明显影响，速度越快速度知觉阈限越低；移动速度还与挡板的距离长度产生交互作用，即速度快、距离短时知觉阈限最低，速度慢、距离长时阈限值最大。这和《遮挡范式下对碰撞时间的估计》（郭秀艳，贡晔，薛庆国，袁小芸.2000）的结果有少许出入。

关键字： 遮挡范式　速度知觉　距离  感觉阈限

1. 引言

 知觉(Perception)是人脑对客观事物整体属性的反映。长期以来，知觉领域的实验研究多种多样：从知觉的基本问题方面，知觉究竟是直接的刺激信息整合还是经验参与的间接的信息组织和解释；从知觉的通道特点和知觉对象的时空属性划分，知觉包含了视知觉、听知觉、空间知觉、时间知觉等，近年来知觉实验研究甚至涉足无意识的知觉现象：无觉察知觉。

 感觉阈限（sensory  threshold），又称阈限，是传统心理学物理学的核心概念。它包括绝对阈限和差别阈限，差别阈限指的是：刚好能引起差异感受的刺激变量。但是，虽然理论上是阈限是心理感受“全或无”的突变点，但事实上这样的阈限定义并不能在阈限的实际测量中不起作用，因此差别阈限的操作性定义根据统计学原理应为：有50%的实验次数能引起差别阈限的两个刺激强度之差。

 司机开车时常遇到一个问题——避免碰到路上的行人、车辆及其他障碍物。所以，司机对速度及碰撞时间的估计就显得格外重要（司机主要要对前方有可能碰到的障碍物所需时间作出精确的估计，这段时间称为碰撞时间（TC））。而一般情况下,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。司机在开车时必须得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地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被遮住之前的视觉信息。

 视觉信息是指移动速度(v)的视知觉和障碍物距司机的相对位置(s)的视知觉。人们产生了这些视知觉后,再应用公式Tc=s/v,就计算出了碰撞时间。

 由此，我们将研究的是速度知觉。而速度知觉的研究将对司机在慢速以及快速行驶时的注意力集中问题提供很好的凭证。究竟是慢速行驶还是快速行驶需要的注意力更集中？怎样才能找到一个平衡点？这些对预防交通事故的发生也有一定的作用。

 由《遮挡范式下对碰撞时间的估计》（郭秀艳、贡哗、薛庆国、衰小芸.2000），证明了速度对时间估计有主效果,F(1,35)=73.315，P<0.001，即速度提高会导致时间估计的准确性提高。而挡板宽度对时间估计不存在主效果,F(1,35)=3.565,P>0.05。且速度与挡板宽度之间存在交互作用,F(1,35)=22.63,P<0.001

 我们小组重复了此实验,学习并亲身体验前人的研究方法，即速度的快慢和距离的长短对速度知觉的影响究竟是怎样的，从而得出本实验相关结论。

2.  方法

2.1  被试

 　　西南大学心理学部20##级女性本科生一名。

2.2   实验材料

　EP509速度知觉测试仪（华东师大科教仪器厂生产 ）。

2.3   实验设计

　　2×2被试内设计，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。

2.4   实验程序

（1） 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。

（2） 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

（3）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。

（4） 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。

3.   结果

    计算公式为AE＝        。其中(x-s)为每次测得的绝对误差值。N为不同条件下总的测定次数。

4.  分析

 本次实验是双因素变量2×2被试内的设计法，自变量为速度（快、慢两个水平）和距离（远、近两个水平），因变量为被试时间估计的误差。被试为西南大学心理学部20##级本科生的一名女同学。呈现给被试的红灯为匀速运动，被试将估计挡板后的红灯在到达终点时按下按钮。为避免顺序带来的练习效应，实验采用的是ＡＢＢＡ法排序。从结果可以看出，本次试验的所得到的结果与《遮挡范式下对碰撞时间的估计》（郭秀艳，贡晔，薛庆国，袁小芸.2000）的结果大致相同，但是由于个体差异，还是有些出入，前人得到的结果是：速度对时间知觉有明显的影响，而挡板的宽窄对时间知觉没有影响，并且速度还与挡板的距离长度产生交互作用。

本次实验的分析结果是：光点的移动速度以及挡板的宽窄都会对速度知觉阈限产生明显影响，速度越快速度知觉阈限越低,被试的时间估计准确性越高；移动速度与挡板的距离长度产生交互作用，即速度快、窄挡板的时间估计准确性高于宽挡板的时间估计准确性，这与《遮挡范式下对碰撞时间的估计》（郭秀艳，贡晔，薛庆国，袁小芸.2000）所得的结果恰恰相反，支持了认知计算理论。由于本次试验的被试数较少，只有一个，并且实验环境并不十分理想，噪音干扰、视觉干扰较大，导致误差较大，故实验结果的效度并不大。

另外，实验数据反映出本次试验的被试更倾向于提前反应，这和被试的性格、生活习惯等等有关，即个体差异，故要得到更有效的结果还需增加被试数量。练习效应及疲劳效应：由于休息时间足够，故疲劳效应不明显，也没有明显的练习效应。

5.结论

速度知觉受移动速度和距离的影响，即速度越快、距离越短速度知觉阈限越低，估计准确性更高。

6.参考文献

１】郭秀艳，贡晔，薛庆国，袁小芸.（2000）.遮挡范式下对碰撞时间点估计.心理科学，23（1）：34－37

２】郭秀艳，杨治良. (2004).实验心理学.北京.人民教育出版社.235-238

３】佚名．快速和慢速知觉阈限具有差异．华东师范大学

４】傅万艳等．(2010).距离和速度对速度知觉的影响.西南大学