6.1　视觉与空间环境

眼睛的视网膜是平面的，却能产生三维空间的知觉。因此，人眼肯定是从二维视网膜影像中恢复出三维空间信息的。但是这个过程是怎样进行的，一直是一个令人迷惑的难题。众所周知，环境的光刺激本身能为人的视觉提供空间信息，使人知觉到外界事物的空间关系；另外，人的双眼视觉具有对方向和深度进行信息加工的特殊功能。还有一个有趣的现象是，人的空间知觉并不完全随刺激的物理特性的变化而变化，常常是外界对象的物理特性发生了变化，而人对外界的知觉却仍然是相当稳定的。这就保证了人能掌握事物不变的本质特性，称为知觉恒常性。当然，人眼的空间知觉也不是永远可靠的，在特定情况下会出现各种错觉。

我们之所以能看见和看清周围的景物，是因为周围环境被各种光源发出的光线照亮着。自然界的光源主要有太阳、反射太阳光的月亮、星星、火种、发光生物等等，而人造的光源则数不胜数，如煤油灯、蜡烛、手电筒、白炽灯、日光灯、霓虹灯、发光管、激光器等等。这些光源发出的光以极高的速度向四周辐射，当光线射到不透明的表面时，一部分被反射，其余的则被吸收；而遇到透明表面时，除了被反射和吸收的部分外，大部分光线将从该表面透射过去。反射率低的不透明表面（黑色表面）只反射少量光线，大部分被吸收；反射率高的表面则反射大部分光线，吸收的只是很少一部分。光线在环境中沿直线传播，但如果遇到空气中的水滴和尘埃，将会发生散射。物体表面的反射又分为镜面反射和漫反射。前者是指几乎所有光线被光滑表面沿同一方向反射出去，漫反射则是由于表面太粗糙，以至于反射光线沿不同的方向散开而造成的。

空间环境中只有一部分物体是直接受到光源照射的，大部分物体表面并不直接接收光源照明，尽管如此，这些物体的亮度仍足以使我们获得良好的视觉效果，这是因为它们同样被经过一次或多次漫反射的光线照明。区别于直接来自于光源的辐射光或物理光，这些漫反射的光线称为环境光。来自四面八方的环境光的强度和性质是不同的，环境光的级差或结构，称为光流分布（Op tic array或Optic flow）。光流分布是视觉的重要物理刺激，包含着各种空间和时间信息。环境光的光流分布给人们的视觉提供了刺激作用，但仅有刺激作用而无刺激信息时，并不能产生空间视觉。例如当一个人身处雾中时，他的眼睛和视网膜也会受到光刺激，但由于没有观察对象，从各个方向来的光线几乎都相同，所以只能有光亮和黑暗的知觉，而无法看见东西。因此，光的刺激作用本身并不一定包含刺激信息，只有当环境光的刺激作用有一定的级差，即存在光流分布的刺激信息时，才能产生良好的视知觉。

人们在环境中的任何一点向四周观察时，都可以看到特定的环境光的光流分布。一般而言，近处的目标看起来大而清晰，远处的景物则显得小而模糊，形成近处稀疏远处密集的光流结构。如图6‐1所示，构成左图和右图的基本像素是一样的，都是由相互交叉的直线所构成的网格。但这些网格的结构不同，左图构成了近疏远密的光流分布形式，在视觉看来似乎是一个由近处向远处延伸的平面；右图的网格大小均等，因此没有三维深度的视觉效果，看起来只是一个平行于纸面的二维平面。(www.daowen.com)

图6‐1　不同光流结构引起的视知觉

图6‐2所示是不连续的光流结构，由此形成了不同的空间视觉结果。左图的线条在中间位置发生折变，看起来好像由两个成一钝角的平面组成；右图的光流在中间间断，然后重新起头向观察者射来，其视觉结果是两个互相剪切的平面。不连续的光流分布也提供空间结构层次或空间弯曲的信息，见图6‐3。

图6‐2　光流不连续引起的不同视知觉结果

图6‐3　不连续光流动引起的空间结构层次和空间弯曲感