運動知覺的功用
交大視知覺上課筆記 鄭炳煌

 

先前介紹注意力的章節曾經提及:眼球幾乎沒有靜止不動的時候,也就是說,幾乎所有的視知覺都屬於運動知覺的範疇。

動為一強而有力定義物體型態之線索,觀察一個處於靜止狀態的物體投影,如果其構成元素極為單調,我們很難單純藉由投影觀察出物體的特徵。一旦物體開始運動,可提供較多與物體相關的線索供我們觀察。在人全身重要關節處貼上螢光片處在陰暗的環境中,如果人不動那些發亮的點對我們幾乎不構成任何意義,然而一旦開始運動,即使只是七八個點的移動,已經可供我們辨識活動的物體 ( 人 ) 以及他正從事的運動方式。這樣的視覺整合能力是與生俱來的,一些研究者曾對嬰兒作這類的實驗,以一段正常拍攝的影片以及一段凌亂配置的影片,如果缺乏運動知覺的運作,這兩段影片都只是單純的一堆亮點播放,但研究者卻發現嬰兒同時觀看這兩個影片時,會很明顯的注視正常拍攝的影片,也就是說,這樣呈現的影片對他來說是有意義的,他已根據運動所提供的線索在整合那些零碎的片段。上面舉的兩個例子分別是 structure from motion 與 biological motion 兩個現象。

Motion parallax :根據映入眼簾的影像移動速度,可感覺出不同的深度感受。距離越近的物體,運動的速度越快速,這樣的現象在搭火車往窗外望去的景象可明顯的表達出來。在立體動畫的建構過程,如果加入了這個考量因素,會大大的增加呈現的立體感受。

導引行動:運用 optical flow 提供的資訊,可辨識行進方向以及判斷相撞的時間,這樣的資訊已經被汽車工業用在自動駕駛的技術中。另外,雖然在生理的層面上,主要掌管平衡的器官在前庭以及半規管,但仍需藉由視覺系統的輔助,察覺週遭的參考資訊,方能完美的運作。一旦我們閉上了眼睛,可能連安穩的站著都是一個問題。

眼球運動與運動知覺

據一些行為觀察的證據,開始有人嘗試模擬眼球運動與運動知覺之間的關係(如下圖)。當眼球經由大腦下達運動的指示開始活動,驅動的同時會將眼球運動造成接收訊息改變的量補償到接收端,使得運動知覺的感受不會受到眼球運動過多的干擾。

似動運動 (apparent motion, AM)

由不斷閃現的兩個圖像,造成圖像內物件一些運動的感受 。時間是這類感受非常重要的一個因素,如果反覆的速度極快,所感受到的只是不斷閃爍的物體;反覆的速度過慢,則我們可以很明確的感受到物體的出現以及消失。一旦出現的間隔經過適當的調整,配合空間中位置的配置,我們會感受到物體似乎動了起來。出現的間隔我們稱作 ISI ,它不但是 AM 出現與否的重要依據,也是運動方式的一個重要因素,不同的 ISI ,看到的運動感受也許會大大不同 ( 整體的運動或是單一元素的運動 ) 。

了 時間造成的因素,基本元素的相似程度以及鄰近性也是我們認定組織物件的重要因素。

知因素也是影響我們組織物件的重要因素,有了這個因素的介入,我們會循較為合理 ( 符合我們平日所見 ) 的方式去組織物件,鄰近性的運作有可能會因為認知因素的介入而被干擾 ( 所有物體為剛性,不可穿透 ) 。

許多的似動運動實驗中,我們可以發現一旦閃動停止,我們原先辨識到的物體會逐漸消失。這些研究結果並不支持形狀知覺先於運動知覺的論調,也再次呼應運動知覺是非常基本且不需訓練的知覺能力。

影呈現出的效果就是基於 AM 的特性,運用有限的膠捲以快速的撥放速度切換,早期由於成本問題,只能提供每秒 24 個 frame 的撥放速度,由於視覺系統之 temporal CSF 的頻寬約為 60 ,電影看起來的效果非常不流暢 (aliasing) 。當時的電影工作者,想到了一個非常精巧的做法:將同一個 frame 重複閃動三次,這樣的做法可以將每秒播放的 frame 數變為三倍 24x3=72 ,高過視覺系統的解析頻寬,解決 aliasing 的問題。

運動後效

類似於色彩後效的效果,運動知覺也有朝反向補償的互補效果,發生原因都是由於受單一特徵刺激的細胞連續接受刺激產生疲勞,相對於另一向度產生負負為正的效果。色彩後效為色彩互補,而運動後效則為方向互補。

其他運動現象

動訊息的建構是由局部 (local) 開始,在逐漸擴散到整體 (global) 的感受。

孔問題 (aperture problem) 由於單一細胞的接收域範圍有限,要察覺二維運動方向的正確解,至少需要兩個觀察方向來比對。

Pulfrich effect:對於速度快慢的感受與明度相關,因此若雙眼接受到的光線亮度不同 ( 帶上單眼的墨鏡 ) ,容易認為較亮的一眼看到的東西運動較快,根據 motion parallax ,較快的東西離自己較近,這樣的效應會間接讓我們產生立體的運動感。眼科醫生在測試弱視與斜視也常常利用這樣的特性去觀察受試者雙眼接受到的光線是否一致。

Motion capture:我們對於低頻刺激的敏感程度較高頻刺激來的大,高頻刺激容易被低頻刺激所拖曳。

Four-stroke-AM:運用兩張正片以及兩張負片特殊的排列 ,造成接收域對特殊方向的感應較大,呈現出的運動感受。