3.1 感觉与知觉的特征

人体按功能可划分为呼吸、消化、泌尿、运动、生殖、循环、内分泌、感觉和神经九个系统。每个系统都有许多器官。各系统的功能活动相互联系、相互制约，在中枢神经系统和体液统一支配和调节下，指挥（支配）人体全身的各个系统，构成一个统一的有机体。中枢神经系统的支配作用表现在两个方面：一是人和外界的关系；二是人的内部关系，即内脏和体表各器官的关系。

外界刺激作用于人的感官，经神经中枢后作出反应，会形成信息并转化成语言或行动。从人机工程设计角度考虑，人与外界（机器、环境）直接发生联系的主要有三个系统，即感觉、神经和运动三个系统，其他六个系统则认为是人体完成各种功能活动的辅助系统。人的感觉器官有眼、耳、鼻、舌和皮肤，产生视、听、嗅、味和触觉五种感觉。此外还有运动、平衡、内脏感觉。

3.1.1 感觉与知觉概述

1．感觉

感觉是有机体对客观事物的个别属性的反映，是感觉器官受到外界的光波、声波、气味、温度、硬度等物理与化学刺激作用而得到的主观经验。有机体对客观世界的认识是从感觉开始的，因而感觉是知觉、思维、情感等一切复杂心理现象的基础。

感觉是一种最简单而又最基本的心理过程，在人的各种活动过程中起着极其重要的作用。人除了通过感觉分辨外界事物的个别属性和了解自身器官的工作状况外，一切较高级的、较复杂的心理活动如思维、情绪、意志等，都是在感觉的基础上产生的。所以说，感觉是人了解自身状态和认识客观世界的开端。

2．知觉

知觉是人对事物的各个属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的反映。知觉必须以各种感觉的存在为前提，但并不是感觉的简单相加，而是由各种感觉器官联合活动所产生的一种有机综合，是人脑的初级分析和综合的结果，是人们获得感性知识的主要形式之一。知觉是在感觉的基础上产生的。感觉到的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整、越正确。

感觉和知觉都是对当前直接作用于器官的客观事物的反映。但感觉所反映的只是事物的个别属性，如形状、大小、颜色等，通过感觉还不知道事物的意义。知觉所反映的是包括各种属性在内的事物的整体，因而通过知觉，就知道所反映事物的意义了。其相互联系是：感觉反映个别，知觉反映整体，感觉是知觉的基础，知觉是感觉的深入。

3.1.2 感觉的基本特性

1．适宜刺激

人体的各种感觉器官（简称感觉器）都有各自最敏感的刺激形式，这种刺激形式称为相应感觉器的适宜刺激。人体各主要感觉器的适宜刺激及其识别特征见表3-l。

2．感受性和感觉阈限

人的各种感觉器都有一定的感受性和感觉阈限。感受性是指有机体对适宜刺激的感觉能力，它以感觉阈限来度量。所谓感觉阈限是指刚好能引起某种感觉的刺激值。感受性与感觉阈限成反比，感觉阈限越低，感觉越敏锐。

感觉阈限分为绝对感觉阈限和差别感觉阈限。绝对感觉阈限又分上限与下限。下限为刚刚能引起某种感觉的最小刺激值；上限为仍能产生某种感觉的最大刺激值。例如声音频率低到某一点或高过某一点时就听不到了，这两点便分别称为下限或上限。差别感觉阈限是指刚刚引起差别感觉的两个同类刺激间的最小差异量。并不是任何刺激量的变化都能引起有机体的差别感觉的，如在100g重的物体上再加上1g，任何人都觉察不出重量的变化；至少需要在100g重量中再增减3～4g，人们才能觉察出重量的变化。增减的3～4g，就是重量的差别感觉阈限。这一指标对某些机器操作者非常重要，所谓操作者的“手感”，就是人的差别感受性能在生产实际中的应用。

3．适应

感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。例如嗅觉经过连续刺激后，就不再产生兴奋作用，所谓“久居兰室而不闻其香”就是这个原因。

4．相互作用

在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，由此使感受性发生变化的现象称为感觉的相互作用。感觉的相互作用有：

1）不同感觉的相互影响

某种感觉器官受到刺激而对其他感官的感受性造成一定的影响，这种现象就是不同感觉器官的相互影响。如微痛刺激、某些嗅觉刺激，可能使嗅觉感受性提高；微光刺激能提高听觉感受性，强光刺激则降低听觉感受性；嘈杂使人心烦，难以做事。

一般规律：弱的某种刺激往往能提高另一感觉的感受性，强的某种刺激则会使另一种感觉的感受性降低。

2）不同感觉的补偿作用

某种感觉消失以后，可由其他感觉来弥补，这种现象就是不同感觉的补偿作用。如聋哑人“以目代耳”，盲人“以耳代目”，用触摸来阅读。

3）联觉

一种感觉兼有或引起另一种感觉的现象就是联觉。如欣赏音乐，能产生一定的视觉效果，似乎看到了高山、流水，花草、鸟鸣。

颜色感觉的联觉，红、橙、黄为暖色，有接近感，又称进色；蓝、青、绿色为冷色，又带有远感，又称退色。色调的浓淡能引起轻重的感觉，深色调沉重，淡色调轻松。应用如房间的色调设计，绘画艺术中的“近山浓抹，远树轻描”。

5．对比

同一感觉器官接受两种完全不同但属同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象称为对比。感觉的对比分为同时对比和继时对比两种。

几种刺激物同时作用于同一感觉器官时产生的对比称为同时对比。如明月之夜，人们总是感觉到天空中的星星格外的少。其实，并非是星星的数量减少了，而是星光为月光所掩盖，不容易被发现罢了。再如，同样一个灰色的图形，在白色的背景上看起来显得颜色深一些，在黑色背景上则显得颜色浅一些，这是无彩色对比。而灰色图形放在红色背景上呈绿色；放在绿色背景上则呈红色，这种图形在彩色背景上而产生向背景的补色方向变化的现象称为彩色对比。

几个刺激物先后作用于同一感觉器官时，将产生继时对比现象。如吃糖之后再吃苹果，会感觉苹果酸。又如左手放在冷水里，右手放在热水里，过一会以后，再同时将两手放在温水里，则左手感到热，右手感到冷，这都是继时对比现象。

6．余觉

刺激取消以后，感觉可以存在极短时间，这种现象称为“余觉”。例如，在暗室里急速转动一根燃烧着的火柴，可以看到一圈火花，这就是由许多火点留下的余觉组成的。

3.1.3 感觉知觉的基本特性

1．整体性

当我们感知一个熟悉对象时，只要感觉了它的个别属性和特性，使之形成一个完整结构的整体形象，这就是知觉的整体型。如观察图3.1时，不是把它感知为四段直线，几个圆或虚线，而是一开始就把它看成正方形、三角形和圆形。

在感知不熟悉的对象时，则倾向于把它感知为具有一定结构的有意义的整体。在这种情况下，影响知觉整体性的因素有以下几个方面：

（1）接近。在图3.2（a）中，圆点被看成四个纵行，因为圆点的排列在垂直方向上比水平方向上明显接近。

（2）相似。在图3.2（b）中，点之间的距离是相等的，但同一横行各点颜色相同，由于相似组合作用的结果，这些点就被看成为五个水平横行。

（3）封闭。如图3.2（c）所示，由于封闭因素的作用，把两个距离较远的纵行组合在一起，对象被知觉为两个长方形。

（4）连续。如图3.2（d）所示，由于受连续因素的影响，对象被知觉为一条直线和一个半圆。

（5）美的形态。在图3.2（e）中，由于点的形态因素的影响，对象被知觉为两圆相套。

2．选择性

人的周围环境复杂多样，大脑不可能同时对各种事物进行感知，而总是有选择地将某一事物作为知觉的对象，这种现象称为知觉的选择性。知觉的选择性依赖于个人的动机、情绪、兴趣与需要，反映了知觉的主动性，同时也依赖于知觉对象的刺激强度、运动、对比、重复等。

（1）对象和背景的差别。对象和背景的差别越大（包括颜色、形态、刺激强度等方面），对象越容易从背景中区分出来，并优先突出，给予清晰的反映；反之，就难以区分。如重要新闻用红色套印或用特别的字体排印就非常醒目，特别容易区分。

（2）对象的运动。在固定不变的背景上，活动的刺激物容易成为知觉对象。如航道的航标用闪光作信号，更能引人注意，提高知觉效率。

（3）主观因素。人的主观因素对于选择知觉对象相当重要，当任务、目的、知识、经验、兴趣、情绪等因素不同时，选择的知觉对象便不同。如情绪良好、兴致高涨时，知觉的选择面就广泛；而在抑郁的心境状态下，知觉的选择面就狭窄，会出现视而不见、听而不闻的现象。

知觉对象和背景的关系不是固定不变的，而是可以互相转换的。图3.3（a）所示为一张双关图形，在知觉这种图形时，既可知觉为黑色背景上的白花瓶，又可知觉为白色背景上的两个黑色侧面人像。

3．理解性

用以前获得的知识和自己的实践经验来理解所知觉的对象称为知觉的理解性。知觉的理解性依赖于过去的知识经验，知识经验越丰富，理解就越深刻。如同样一幅画，艺术欣赏水平高的人，不但能了解画的内容和寓意，还能根据自己的知识经验感知到画的许多细节；而缺乏艺术欣赏能力的人，则无法知觉到画中的细节问题。

语言的指导能唤起人们已有的知识和过去的经验，使人对知觉对象的理解更迅速、完整。如图3.3（b）也是一张双关图形，提示者可以把它提示为立体的东西，而这个立体随着提示者的语言不同，可以形成向内凹或向外凸的立体。

但是，不确切的语言指导，会导致歪曲的知觉。如当受试者观看图3.4正中间的一排图形时，第一组受试者听到图上左边一排的名称，第二组听到右边一排的名称，然后拿走图形，让两组受试者画出所知觉的图形。结果表明，画得最不像的图形中，约有3/4的歪曲图形类同于语言指导的名称。所以，在知觉外界事物时，语言的参与对知觉理解性具有重要的意义。

4．恒常性

由于知识和经验的参与，知觉表现出相对的稳定性，称为知觉的恒常性。在视知觉中，恒常性（又称常性）表现得特别明显。视知觉对象的大小、形状、亮度、颜色等的印象与客观刺激的关系并不完全服从于物理学的规律，尽管外界条件发生了一定变化，但观察同一事物时，知觉的印象仍相当恒定。如日光下的白墙和阴影中的白墙看起来亮度一样，实际上亮度差别很大。再如阳光下煤块的反射率要比黄昏时粉笔的反射率高，然而人们仍然把粉笔看成白的，把煤块看成黑的，不会依反光率的高低而颠倒黑白。视知觉恒常性主要有以下几方面：

（1）大小恒常性，即大小知觉恒常性。人对物体的知觉大小不完全随视像大小而变化，它趋向于保持物体的实际大小。大小知觉恒常性主要是过去经验的作用，如同一个人站在离我们3m、5m、15m、30m的不同距离处，他在我们视网膜上的折视像随距离的不同而改变着（服从视角定律）。但是，我们看到这个人的大小却是不变的，仍然按他的实际大小来感知。影响大小知觉常性的因素有：①刺激条件。条件越复杂，则越表现出常性，当刺激条件减少，则常性现象减少。②距离因素。距离很远时，常性消失。③水平观察时，常性表现大，垂直观察时，常性表现小。此外，在用人工瞳孔时，大小常性则消失。

（2）形状恒常性，即形状知觉恒常性。人从不同角度观察物体，或者物体位置发生变化时，物体在视网膜上的投射位置也发生了变化，但人仍然能够按照物体原来的形状来知觉。如铁饼的形状，只有当它的平面与视线垂直时，它在视网膜上的视像形状才与实际形状完全一样，如果偏离了这个角度，视网膜上的视像就或多或少地不同于铁饼的实际形状。尽管观察的角度不同，但我们看到的铁饼形状仍是不变的。形状常性表明，物体的形状知觉具有相对稳定的特性。人的过去经验在形状常性中起着重要作用。

（3）明度恒常性。在不同照明条件下，人知觉到的明度不因物体的实际亮度的改变而变化，仍倾向于把物体的表面亮度知觉为不变。在强烈的阳光下煤块反射的光量远大于黄昏时白粉笔反射的光量，但即使在这种情况下，人们还是把煤块知觉为黑色的，把粉笔知觉为白色的。这就是明度恒常性现象。人们对物体亮度的知觉取决于它反射到眼中的光量，反射的光量越大，就越明亮。但在不同的照明条件下，物体的反射率（反射入射光量的百分比）是常定的。明度知觉恒常性是因人们考虑到整个环境的照明情况与视野内各个物体反射率的差异，如果周围环境的亮度结构遭受不正常的变化，明度恒常性就会被破坏。

（4）颜色恒常性。知觉时，不管实际的光线如何，我们认为一件东西的颜色是相同的，这种倾向称为颜色恒常性。颜色恒常性是与明度恒常性完全类似的现象。因为绝大多数物体之所以可见，是由于它们对光的反射，反射光这一特征赋予物体各种颜色。一般说来，即使光源的波长变动幅度相当宽，只要照明的光线既照在物体上也照在背景上，任何物体的颜色都将保持相对的恒常性。如无论在强光下还是在昏暗的光线里，一块煤看起来总是黑的。

5．错觉

错觉是对外界事物不正确的知觉。总的来说，错觉是知觉恒常性的颠倒。我们日常生活中，所遇到的错觉的例子有很多：

【阅读材料3-1】 错觉现象

1．法国国旗颜色

在法国国旗上，红∶白∶蓝三色的比例为35∶33∶37，而我们却感觉三种颜色面积相等。这是因为白色给人以扩张的感觉，而蓝色则有收缩的感觉，这就是视错觉。

2．两个装沙子且有盖的桶

一个小桶装满了沙，另一个大桶装的沙和小桶一样多。当人们不知道里面的沙子有多少时，大多数人拎起两个桶时都会说小桶重得多。他们之所以判断错误，是看见小桶较小，想来该轻一些，谁知一拎起来竟那么重，于是过高估计了它的重量。

3．的士高厅跳舞

在旋转耀眼的灯光中，你会觉得天旋地转，而其中的舞者跳得特别的活跃。事实上，如果没有灯光的情况下，同样的动作你只会觉得只是普通的扭来扭去罢了。

4．行驶速度问题

比如在高速公路上用100km/h的时速驾驭，会觉得车速很慢；而在普通公路上用100km/h的时速驾驭，则会感到一种风驰电掣的感觉。这就是因为我们的视觉受到了在同一条公路上的其他车辆车速所影响。

从上面的几个例子，可以得知形成视错觉的原因有多种，它们可以是在快中见慢，在大中见小，在重中见轻，在虚中见实，在深中见浅，在矮中见高。但最终结果都是使人或者动物形成错误的判断和感知。所以，有效地利用视错觉，针对性地作出改善措施，有利于提高工作和日常生活中的认识和识别能力。图3.5中列举了一些众所周知的几何图形错觉。