眼动之谜

文/林凤生

把人的眼睛与照相机做比较:眼球的晶状体相当于照相机的镜头,视网膜就像是装在照相机里的胶片,光线通过晶状体聚焦在视网膜上成像。但是,视网膜与胶片的一个重要区别是,视网膜上只有一个针尖大小的中央凹,其上聚集了绝大多数的视锥细胞,对颜色和光线具有敏锐的高分辨能力,构成了中央视觉。视网膜的其他区域分布的大多是视杆细胞,对空间和光线只有很粗糙的低分辨能力,构成了外围视觉。为什么我们在观察世界的时候,并没有感觉到眼睛的这种缺陷呢?

眼动——搜索视觉目标的引擎
这是由于我们的眼球可以随意地运动,想看什么只要把眼球的中央视觉(中央凹)对准要观察的地方就可以了。眼球还可以不断地变化注视点,获得更多的信息。例如,图1第一排左边有4个不同颜色的英文字母,如果把眼睛的注视点停留在任何一个字母上,其他字母就会落在视觉的外围区域,显得十分:。倘若用眼睛快速扫过,注视点分别在每个字母上稍做停留,就不仅看清楚了每个字母,视觉神经还会把一连串快速闪过的零碎画面传递到大脑,让大脑构建空间图像。人的眼球无时无刻不在运动,主要方式是颤动和跳动。眼球的颤动可以让人对静止物体保持良好的视觉,眼球的跳动则是人观察外部世界的关键。
早在1879年,法国巴黎的眼科医生路易斯·埃米尔·贾瓦尔就注意到了眼球运动的现象,引起了学术界的广泛关注。俄罗斯心理学家阿尔弗雷德·雅布斯是研究眼动的先驱,记录了人在观察某个对象时的眼球运动轨迹。通过实验他发现,受试者在观看一幅画时,会先将中央视觉(中央凹)快速地掠过画面,然后把注视点反反复复地停留在需要进一步观察的地方——那些画得精细的、令受试者感兴趣的区域。
因此,熟悉观众欣赏特点的画家,常常会在作品里着力打造几个亮点来吸引观众的眼球,其他地方就处理得比较粗糙,让画面整体看上去有轻有重、错落有致、和谐统一。图2是法国画家、印象派大师德加的画作《洗衣女》,他以精细的笔墨画出洗衣女青春健康的脸庞,其他部分都画得十分简略、粗糙。不难设想,观者在欣赏此画时一定会被她的脸部吸引,把注视点反反复复地停留在那里。
研究还发现,眼球跳动的注视点与观众要想获取的信息有关系。图3是俄罗斯画家列宾的名画《意外归来》,一位流放多年的亲人突然出现在家门口时,一石激起千层浪,引起了家庭“地震”……画中每个人的表情各不相同。
心理学家雅布斯以这幅画作为观察图做了多次实验,他发现:如果要求受试者估计这个家庭的经济情况,那么受试者的注视点就集中在室内家具和妇女服装上;如果要求受试者估计人物的年龄,那么他的注视点就主要集中在人物面部。由此可知,用眼观察是人的主动行为,与观察者的目的、期望和兴趣息息相关,眼动就像是一个搜索引擎。而聪明人与普通人的区别就在于能否从纷繁复杂的信息里获取自己所需要的,可谓“弱水三千,我只取一瓢”。

中央视觉和外围视觉
当光线落在视网膜中央凹的周围时,外围视觉对色彩不敏感,只能产生黑白、:耐枷。但是,并不能因此说外围视觉不重要。在夜晚或光线较暗的环境中,视锥细胞不作为,就轮到了视杆细胞唱主角,于是我们能依稀看到周围的环境或轮廓。
月色朦胧的夜里,室外的树木花草、山峦河道看上去都是灰蒙蒙的。等天渐渐亮起,东方出现鱼肚白时,我们的视锥细胞开始起作用,我们就能看到树木花卉在晨曦中渐渐呈现出颜色。不过在弱光的时候,同样强度的蓝光看起来比同样强度的红光更亮(浦肯野现象)。
当阳光普照大地,整个世界又变得五彩缤纷了!此时此刻,中央视觉可以通过眼球跳动看清关注点的色彩和细节。但是外围视觉的作用不容小觑,它把关注点周围的方方面面尽收眼底,尽管不够清晰,但可粗知大概。对人的视觉效果来说,其贡献不比中央视觉的小。
我们走进一个新环境时,常常会左顾右盼,不断用眼睛的余光扫一下四周,希望能对环境有一个大致认识……正是两种视觉的联袂作用,让我们既能看到色彩缤纷的美景,也能感受灰暗朦胧的夜色;既能全神贯注地观察物体的精细结构,也能匆匆一瞥了解环境的大体轮廓。
有趣的是,熟悉视觉特点的画家会有意识地在创作中制造悬念,让观者上当受骗。比如达·芬奇在创作名画《蒙娜·丽莎》时,就利用了人们观看绘画时两种不同视觉区域带来的不同感受,画出了蒙娜·丽莎似笑非笑的千古之谜。

错误搭配——不靠谱的外围视觉
外围视觉的低分辨率带来的不仅是图像:,还包括错误搭配(简言之,外围视觉看到的场景不靠谱,它会把空间里的东西张冠李戴、移花接木)。
美国哈佛大学医学院曾报道了这样的实验:在距离图1所在页面约30厘米处,观看图中内容,如果盯着第一排中央的黑点看,我们能看清的只有靠近中央的两个字母——紫色的A和紫色的C;其他字母特别是每一单元中间的字母,我们无法辨认,尽管它们印得很清晰。
再来看第二排,这些字母本来就模:。如果注视着中央黑点,我们能看清的也是紫色的A和紫色的C。虽然觉察到第二排的字母都很:,但是我们可能碰巧看到了蓝色的B或绿色的D。也就是说,我们的视觉系统会把一个字母的色彩和邻近字母的形状“拉在一起”。这主要是由于物体的形状、颜色等属性信息在我们大脑不同的脑区进行加工,而为了把这些对物体的知觉合成一个整体,需要把散布于各脑区的信息组合起来。在这个过程中会产生物体特征彼此交换的现象,也就是错误搭配。
外围视觉不仅:,还出错误,但这也比“没有”强多了——人类的进化发展就是这样,只要能够达到效果,就尽可能地节省宝贵的资源。
有趣的是,这种:目占涓杏胗∠笈纱笫Φ幕婊髌返褂幸烨ぶ。图4是法国画家莫奈的画作《巴黎蒙特戈依街道,1878年6月30日》,与印象派的其他画作一样,在空间的细节处理上非常粗糙(不仅图像:,还有一些错误);与欧洲传统的经典绘画比较,其被艺术史家认为是一件还没有完成的画。
了解上述的道理后,我们再来观赏莫奈的这幅画,匆匆一瞥就可以感受到画面上洋溢着热烈欢快的气氛,而当我们盯着画面看上一会儿后,外围视觉就开始接二连三地“捣乱”。对此我们不必介意,而是应该允许通过这样的方式,使大脑里的画面趋于完整。事实上,我们的视觉印象是利用多次观察到的不同图像整合而成的。所以,有些画家喜欢留一点儿空白让观众的视觉或大脑去完成,这也是一种风格。
(本文作者林凤生为上海大学教授,近著有《画中有话——解读名画里的科学元素》,新著有《名画在左 科学在右》)

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