当前课程知识点：电子信息科学与技术导引(1) > 第八讲：媒体与认知 > 第三讲：人类感知与认知 > 第三讲：人类感知与认知
前面我们从媒体的内涵
表现形式上
给大家介绍了
关于媒体的概念
媒体最终是给人使用的
因此
媒体与人的特性
是密切相关的
即媒体的处理与
我们人类之间的
关系密不可分
所以
我们接下来介绍
第二章的内容
关于人类感知
与认知的特性
媒体
是指信息传播过程中
从传者到受者之间
携带和传递信息的
一切形式的
传播工具与内容
它表明
媒体与受众
人的认知密切相关
具体体现在
媒体的内容是否容易理解
媒体的表现形式
是否容易被接受
媒体设备和
传播渠道是否合理等等
因此
我们有必要对人的
感知和认知特性做一个了解
这是拍摄阿凡达电影
这是谷歌的谷歌眼镜
这是苹果的iPad
以及大家都在使用的智能手机
人类的发展与文明的进步
主要表现在人类
不断提高对自身和
客观世界的认识
不断创造新机器的过程
自然地
也包含了创造新媒体的过程
近20年来
随着神经科学的快速发展
使我们对人类大脑有了
更深刻的了解
视觉是人类获取
信息的重要途径
也是人类对
自身研究认识最深刻的部分
借助和参考
生物视觉认知机理来
发展和提高机器信息
处理能力以及
认知计算能力
是一种重要的手段
借助生物感知的特性
有助于引导我们在
媒体信息处理研究中
开创新的思路
已有研究成果表明
生物视觉感知中的视网膜
初级视皮层
纹外皮层等生理结构
是我们常用的
了解的一种结构
同时它也解明了
感受野的特性
这些解明的特性为
图像处理中建立
有效的特征提取
模型奠定了基础
感知
包含感觉和知觉
是脑对直接作用于
感官的事物的
个别属性的反映
以及直接作用于
感官的客观事物的
整体在脑中的反映
感知是认知的基础和前提
认知由感觉接受信息变为知觉
再将知觉进行整合
它包括注意
记忆
理解
判断和推理
前面我们已经介绍过
人类信息的获取
80%主要来源于视觉感知
而图像是视觉信息的
重要载体
人类通过视觉感知
了解客观世界
但感知结果
又会受到人的
感知特点影响
因此
了解人类视觉感知的特点
是研究媒体认知的一个基准
这是两条等长的线段
只是由于两端的
箭头朝向不同
于是给了我们
视觉上的错觉
好像上面的线段比
下面的线段短
这表明人的
视觉感知有时会产生错觉
关于人的视觉特点
我们介绍一下
亮度适应和亮度鉴别
由于图像是作为一个
离散点集的显示
因此
要考虑人眼对
不同亮度的适应和鉴别能力
人眼能够看到很暗的物体
也能够看到很亮的物体
这被称为人眼的亮度适应
人眼的亮度适应是非常宽的
比如说我们能够看到
黑夜里非常黑的东西
同时呢我们也能看到
在非常明亮的
大厅里面十分光亮的物体
那么
从夜视一直到
闪光灯的强闪光
它的亮度变化有多少呢
通常它是
一个10的10次方量级
也就是说光强变化非常大
我们人眼能在
这个范围内感受到光的存在
说明我们人眼的
亮度适应能力非常强
那么
我们的人眼在
这样一个范围内是
怎么工作的呢
虽然人眼适应光强的
变化范围10的10次方
但是
人眼是不能在一个范围内
一直这样工作的
在白天
变化范围是10的6次方范围
我们来看这样一个曲线
这是人眼亮度适应曲线
这条红线是人眼的
整个的亮度适应范围
但是
它的工作曲线不是
沿着这条红线线性变化的
人眼的亮度适应变化曲线
实际上是这样的一条曲线
这些曲线之间的
变化我们称之为
亮度适应级
从这个亮度适应级调到
其他的亮度适应级
在每一个亮度适应级
它沿着这条曲线缓慢变化
从一个亮度适应级
变化到其他的亮度适应级
是需要时间的
这个特点我们把它叫做
人眼的亮度适应
在日常生活中
人眼亮度适应的例子很多
比如说大家去电影院看电影
如果进场的时候
电影已经开演了
那么你进去的几分钟之内
找座位是很困难的
因为你看不到
座位上的牌号
这是因为你从一个很亮的
地方突然进入到
一个很暗的地方
你的亮度适应还在
从这个范围在向
另外一个范围调整
这个调整是需要时间的
当调整到这个
亮度适应级以后
你才能慢慢的
看见你的座位
也就是说我们人眼
需要一定的时间
去做亮度适应
另外
人眼还有一个特性
就是感觉亮度
不是简单的强度函数
我们来看这样的一张图
相信绝大部分人
会感觉到在这些
灰度变化的界面上
是这样一个带毛刺的感觉
实际上每个条
它的灰度是一样的
但是我们人眼对
边缘的感觉是非常敏感的
这个结果表明
人眼的感知亮度
并不是一个简单的
亮度强度的一个线性函数
我们人眼还有空间和
时间的特性
我们也需要了解
对于人眼的的空间特性
我们用人眼分辨率来描述
人眼的分辨率
通常我们用这个
兰多尔特环
来鉴别人眼的分辨率
在一定的距离内
我们能够分辨的
兰多尔特环的
大小称为人眼分辨率
同样的一个物体
在近处我们能够
看到它的细节
在远处就看不到它的细节
只能看到它的轮廓
这就是我们人眼的
空间分辨率
这是一张图
这张图有黑白相间的格子
请大家注意一下
这里面的两个格子
标了符号的两个格子
A和B
请问
A和B哪个更亮呢
哪个更黑呢
相信绝大多数人都会觉得
A所标记的方块比
B所标记的方块要黑一些
但是事实上
如果你去仔细测量
这个A块和B块的
亮度其实是一样的
这说明
我们人眼的视觉感知
以及认知系统
是受到环境的影响的
由于受到周围的环境影响
感知和认知的结果有时和
它实际的情况是有偏差的
很多科学研究一直在
探索这种感知和
认知偏差的机理
除了上述的人眼特性之外
人眼视觉还具有暂留特性
1829年比利时著名的
物理学家约瑟夫普拉托
为了考察人眼耐光的限度
以及对物象滞留的时间
他曾一次长时间对
着强烈的日光凝目而视
结果最后导致双目失明
但他发现太阳的
影子深深地印在了
他的眼睛里
约瑟夫普拉托发现了
视觉暂留的原理
即当眼前的物体被移走后
该物体在视网膜上的
物象不会立刻消失
会继续短暂滞留一段时间
实验证明
物象滞留的时间
一般为0.1—0.4秒
后来
科学家就利用这个
滞留特性
发明了电影
电影就是利用了
人眼的视觉暂留特性
电影胶片是以
每秒24格的图像显示
一幅一幅给你显示
但是我们人会感觉到
里面的场景和
物体是在运动的
当然
学术界对视觉暂留是
电影原理的观点还有争论
有科学家认为
我们能够看见
电影是不断运动着的画面
那是我们的幻觉
是一个心理过程
即格式塔心理学的似动现象
因为这不是本课的重点
所以呢
我们在这里
不再作详细的讲述
有兴趣的同学可以
查阅相关资料
作进一步了解
从上面的内容可以看到
人类认知系统是
一个很复杂的系统
如果我们把人看做
是一个系统的话
那么这个系统有传感器
就是输入
包括人的五官
耳朵
眼睛
鼻子等
可以有手的触觉
有听觉
嗅觉
视觉
还有控制器对
环境作出反应
对环境作出反馈
另外
人的自身系统构成
一个内在的传输网络
这些网络可以把
很多的感知信息
传播到身体的各个部位
人的大脑最重要
它可以看作是一个
运算器和一个
记忆器的组合
因此
有人说人的系统可以
类比成一个计算机的系统
有输入
有输出
有控制
有计算等
构成一个信息系统
但是
如果把人的感知和
认知系统想象成
一个计算机系统就会
把它简单化
就会有它的局限性
前面我们讲到的
有关人的
视觉感知特性表明
人的感知认知过程是
一个非常复杂的过程
到现在为止还有
很多的原理没有了解清楚
很多科学家还在研究之中
人们在认知景物的时候
常常注意和寻找其与
其它事物的相同与不同之处
然后根据使用目的进行分类
人脑的这种思维能力
就构成了模式和识别的能力
上面图像中包含了
一个动物狗
由于动物狗身上的
纹理和周围环境相似
所以很难辨认出
那么当我们把环境去掉的时候
我们再来看这张图
就很容易辨认出
其中的动物狗了
从人的认知机理可知
人对物体的检测和识别
不只是与目标特征的
学习有关
也与目标所处的
背景特征与
目标特征的差异性
或相似度有关
了解了这些人的
感知和认知的特性
对研究新的媒体
以及进行智能媒体
信息处理都有
十分重要的指导意义
-第一节 序言
--第一节 序言
-第二节 电磁学和分析数学发展史：磁学
-第三节 电磁学与分析数学发展史：静电
-第四节 电磁学和分析数学发展史：动电
-第五节 电子器件的发明及电子技术的发展
-第六节 电磁学的广泛应用
-第七节 电磁系统理论
-第八节 电子科学技术各学科间的关系
-第九节 电子科学技术的学科体系
-第一讲：电磁学与分析数学史概览--第一次作业
-第一节 序言
--第一节 序言
-第二节 电磁场（一）
-第三节 电磁场（二）
-第四节 物质
--第四节 物质
-第五节 电磁场与物质的相互作用：非共振作用
-第六节 电磁场与物质的相互作用：共振作用
-第七节 电磁场理论与电路理论
-第一节 空间离散化
-第二节 静场电路分析
-第三节 非静场电路抽象
-第三讲：电路抽象--电路抽象 练习题
-第四节 电路元件抽象
-第五节 非线性元件抽象
-第六节 电路抽象三原则
-第七节 分层抽象思想
-第八节 电路基本问题
-第九节 数字化抽象
-第三讲：电路抽象--Quiz 3
-第一节 序言
--第一节 序言
-第二节 什么是比特
-第三节 比特与编码
-第四节 比特与信息
-第五节 比特的用途示例
-第六节 什么是逻辑
-第七节 逻辑的用途示例
-第八节 与数字电路的关系
-第九节 小结
--第九节 小结
-第四讲：比特与逻辑--Quiz4
-第一节：从算盘到ENIAC
-第二节：通用计算机模型
-第三节：指令集体系结构
-第四节：程序和程序设计语言
-第五节：处理器的工作原理
-第六节：性能问题
--第六节：性能问题
-第七节：小结
--第七节：小结
-第一节：数据与数据处理技术的发展
-第二节：数据处理举例
-第三节：数据模型和算法的概念
-第四节：问题的抽象和建模
-第五节：数值分析问题研究
-第六节：数据和算法的关系I
-第七节：数据和算法的关系II
-第八节：大数据
--第八节：大数据
-第九节：数据挖掘技术和数据算法的展望
-第六讲：数据与算法--Quiz6
-第一节：基本内容简介
-第二节：信息的基本概念和传输的几种方式
-第三节：交换的概念和网络的几种形式
-第四节：模拟与数字通信
-第五节：调制和解调
-第六节：传输涉及的基本理论
-第七节：信息论和几种相关的编码方式
-第八节：多址方式
--第八节：多址方式
-第九节：交换的基本概念
-第十节：网络分层的基本概念
-第十一节：互联网的基本原理和有限状态机模型
-第七讲：通讯与网络--Quiz7
-第一讲：内容简介
--第一讲：内容简介
-第二讲：信息与媒体
-第三讲：人类感知与认知
-第四讲：智能信息处理
-第五讲：媒体与认知相互作用
-第六讲：媒体认知应用
-第七讲：总结
--第七讲：总结
-第八讲：媒体与认知--Quiz8
-期末考试--Final Exam
