■文/徐利德

虛擬現(xiàn)實技術對人眼視覺認知的影響研究

■文/徐利德

目前虛擬現(xiàn)實技術已成為投資熱點，其沉浸性、交互性、想象性特征，為體驗者營造一個可以實時交互的虛擬環(huán)境，這個技術也將運用于社會的各個方面，對社會生態(tài)產生影響。本文主要結合人眼的特點、格式塔心理學理論及視覺認知理論，著眼于虛擬現(xiàn)實技術對視覺認知的三個階段引起的變化影響：刺激—輸入、認知、反應—輸出，采用個案觀察法，結合個人感受，

探討了虛擬現(xiàn)實技術對人產生吸引的原因、人眼重新建構視覺經驗的過程以及新的視覺經驗、認知對人行為的反作用影響。

虛擬現(xiàn)實技術（VR）；視覺認知；格式塔心理學

前言

虛擬技術概念最早產生于20世紀50年代的美國，直到80年代才得到廣泛應用。由于虛擬技術形成的虛擬環(huán)境能夠使人充分地沉浸在其中，甚至無法區(qū)別虛擬環(huán)境和現(xiàn)實環(huán)境，其產生的魅力成為當下最大的投資熱門之一，同時也引起了眾多不同學科的學者對其從不同的視角進行研究。通過對當前學術界最新研究成果的梳理以及在知網進行關鍵詞搜索，能夠發(fā)現(xiàn)對虛擬技術的研究主要集中在三個方面：一是關注技術本身；二是關注技術的應用；三是關注技術帶來的影響。虛擬技術解決的核心問題應該是人與機器的交互，尤其是人眼工作原理如何與技術完美融合。虛擬技術的優(yōu)勢不可置疑，它在未來也必將運用于社會的各領域、各行業(yè)，其多通道形成的多感知性，讓用戶沉浸在虛擬環(huán)境，甚至使用戶難以辨別真實與虛擬，那么用戶的這種“沉浸感”是如何產生的呢？本文將以人眼和虛擬技術作為研究的中心，在人眼的視覺認知理論和虛擬技術原理的基礎上，分析虛擬技術的特征對人眼視覺的感覺、選擇、知覺的作用，探究其對人眼視覺認知的影響，以及重新建構的視覺經驗、認知對人行為的反作用影響。

1.兩大主體

1.1 虛擬技術

虛擬現(xiàn)實技術是指采用以計算機技術為核心的現(xiàn)代高科技，生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬世界中的物體進行交互，從而產生親臨真實環(huán)境的感受和體驗。[1]虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供一種先進的人機界面，它通過為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等多種直觀而自然的實時感和交互的方法和手段，最大程度地方便了用戶的操作，從而減輕了用戶的負擔，提高系統(tǒng)的工作效率，其效率主要由系統(tǒng)的沉浸程度與交互程度來決定。

美國科學家在1993年提出虛擬現(xiàn)實技術具有三個突出特征：沉浸性——用戶變成主動的參與者，沉浸于虛擬世界中，參與虛擬世界的活動，產生比真實環(huán)境還真實的環(huán)境認知；交互性——人與虛擬世界之間以自然的方式進行交互，實時產生在真實世界中一樣的感知；想象性——虛擬的環(huán)境是人想象出來的，體現(xiàn)出設計者相應的思想，可用來實現(xiàn)一定的目標。

1.2 人眼工作機理

在具體闡述人眼視覺認知的生理學機理時，需要對幾組概念進行說明：知覺是通過感覺器官所獲得的刺激物，并賦予意義的心理過程；感覺則為感覺器官活動結果所產生刺激的直接過程，是一種自身情緒的反應。[2]人眼是人類獲得外部信息的主要感覺器官，其基本過程是：外部信息進入人的視野，刺激人眼視網膜，然后視神經將信息傳到大腦視覺皮層，經由大腦的綜合處理，最后形成認知。視覺認知是作為人體感覺器官的人眼的生理功能和大腦之間配合過程，同時也是人們對事物從局部到整體的理解過程。這個過程是視覺系統(tǒng)處理信息的過程，也是人眼從感覺到知覺的過程。

經過長期的發(fā)展，視覺認知從簡單的生理層面的認知，逐步形成一套成熟的視覺認知理論。視覺認知理論以信息加工理論為核心，它將視覺認知過程分為三個階段：一是視覺信息如何輸入；二是視覺信息如何被儲存和以何種形式儲存；三是儲存的信息如何被尋找、使用甚至影響新一輪的視覺信息輸入。[3]

2.虛擬技術對視覺認知的影響

2.1 作為藝術品的頭盔顯示器

頭盔顯示器是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中普遍采用的一種立體顯示器，相對于人眼，頭盔顯示器綜合視覺、觸覺、聽覺等多種感覺通道，虛擬現(xiàn)實技術的融合為人眼營造一個虛擬場景，使人眼及人沉浸其中，其帶給人的愉悅、想象、美感就如藝術所呈現(xiàn)的。

藝術作品是作為物而存在的，首要的問題之一是空間問題。[4]那么，一個意向空間如何構成和如何被感知？系統(tǒng)仿真技術為此提供了可能。虛擬技術中的仿真系統(tǒng)通過對現(xiàn)實環(huán)境的認識和了解，抽取其中基本要素的關鍵參數，建立與現(xiàn)實系統(tǒng)相對應的仿真模型，真正反映出現(xiàn)實世界的運動形式和空間形式。在虛擬空間中，物體與現(xiàn)實空間呈現(xiàn)一定的比例，這個空間比例符合人眼在現(xiàn)實空間的觀看機理和視覺經驗認知，人眼能夠辨識出形象的空間比例，并確定自己的位置與對象空間的關系。它的實時交互性，使得顯示器隨著人的移動自動采集現(xiàn)實環(huán)境的信息并生成虛擬環(huán)境，不會讓人感受到與現(xiàn)實環(huán)境的錯位。

格式塔心理學派繼承人阿恩海姆認為：“倘若藝術只能復制自然事物或藝術品不能使感官愉快，那就沒有正當的理由在任何一個已知的社會中為藝術保留一個崇高的位置?！币簿褪钦f，藝術品只有使感官愉快，并把人理解的和確認是真實的東西展現(xiàn)在面前，才具有其價值。人類的感覺只有維持各感覺的平衡，才能得到對現(xiàn)實環(huán)境的正確認識。人眼是人獲取外部信息的主要方式，而虛擬技術提供視覺圖像是對感官的刺激，這是失衡的單一感覺通道，無法實現(xiàn)真正的沉浸，所以頭盔同時還具備了聽覺、觸覺等人的感官特征，實現(xiàn)藝術品頭盔呈現(xiàn)的人自身多感官通道的平衡，以實現(xiàn)人、虛擬環(huán)境、現(xiàn)實環(huán)境的平衡。

2.2 “沉浸”的美

視覺認知理論認為視覺認知過程第二個階段是視覺信息如何從感覺到知覺的過程。美作為人對事物的認知，即知覺。作為藝術作品的頭盔顯示器，是如何給人眼帶來美的視覺盛宴呢？

格式塔心理學派認為，人類的認知經驗使其傾向于從整體上感知事物，部分之和不等于整體，因此整體不能分割，整體是由各部分所決定；同時人類不僅具有把握整體的能力，同時更有這種對于事物進行“格式塔”處理的天然傾向。眼睛只收集所有的視覺刺激，大腦負責把這些感覺整理成連續(xù)的圖像，即對各個部分進行整合，實現(xiàn)創(chuàng)造性認知。在現(xiàn)實環(huán)境中，視覺、聽覺、觸覺等有明確的區(qū)別，隨著空間距離的增加，對人體感覺器官的刺激逐漸減小。在虛擬環(huán)境中，聽覺、觸覺等感覺成為視覺的一部分，我們對視覺世界的不同方面，都是由徹底的相互依存性所組成，各個感覺的相互聯(lián)結，配合視覺看到的畫面，在人腦認知中形成一個沉浸的、美的虛擬世界。

同時格式塔心理學派重要繼承人阿恩海姆將觀看行為與美學結合，認為看的過程也是審美心理產生的過程。他認為，觀看的互動性、美隱含在互動的過程中；觀看具有創(chuàng)造性，不是機械復制的結果。虛擬技術除了讓人產生沉浸感的特征，更有交互性特征和想象性特征，這是人能產生沉浸感的重要原因之一。人與機器實現(xiàn)人機交互，這是人在觀看虛擬環(huán)境中的場景，同時也是與虛擬環(huán)境進行實時互動的看的過程，并將這種觀看的過程融入現(xiàn)實環(huán)境，大腦結合以往的視覺經驗和認知，讓人形成在虛擬環(huán)境和現(xiàn)實環(huán)境共同作用下產生的沉浸美，即新的視覺認知。

2.3 視覺認知的沖突

人的視覺認知是一個動態(tài)的逐步建構的過程，越多的視覺感受，就能帶來越多的視覺認知，而積累起來的視覺認知又會通過行為作用于現(xiàn)實環(huán)境，獲得更加豐富的感覺，感覺與知覺通過行為彼此影響。在虛擬技術支持下，人眼接觸兩個環(huán)境：虛擬環(huán)境和現(xiàn)實環(huán)境。人眼不斷參與到虛擬環(huán)境的交互中，不斷感受、積累在虛擬環(huán)境中感覺，這些視覺感覺通過大腦的分析，逐漸成為新的視覺經驗，一種在虛擬環(huán)境中形成的視覺認知。但人是生活在現(xiàn)實空間的生物，人在現(xiàn)實環(huán)境中形成視覺認知，并付之于現(xiàn)實環(huán)境，具有經驗和行為的整體性；而當用虛擬環(huán)境中形成的視覺認知作用于現(xiàn)實環(huán)境時，打破了經驗和行為的平衡，二者不再具有整體性，將一個環(huán)境中認知，作用于另一個環(huán)境，就會在視覺認知上產生沖突，甚至產生不協(xié)調，易導致視覺認知系統(tǒng)“崩潰”。

如果將頭盔顯示器看作是一個媒介，人眼通過這個媒介獲得視覺信息，這些視覺信息形成人的視覺認知。媒介環(huán)境學者梅羅維茨的認為：媒介的變化必然導致社會環(huán)境的變化，而社會環(huán)境的變化又必然導致人類行為的變化，每一種特定媒介都會要求特定的行為與之適應。在虛擬技術存在情景下，人會在虛擬環(huán)境和現(xiàn)實環(huán)境兩個不同媒介場景中形成各自對應的認知行為，情景與行為具有一致性，但當回到現(xiàn)實媒介環(huán)境的時候，人必須迅速調整自己的行為，以適應當下的情景，否則就會導致行為失范。

3.總結

本文在視覺認知理論階段劃分的基礎上，分析了虛擬技術對人眼視覺認知三個階段的影響：刺激—輸入階段、認知階段、反應—輸出階段。虛擬技術利用仿真技術有效處理了空間及平衡問題，通過人眼提供多感覺通道，使人獲得一種在虛擬環(huán)境中形成的視覺認知。人的經驗和行為的完整性，要求環(huán)境與認知的平衡，當人從虛擬環(huán)境回到現(xiàn)實環(huán)境，將虛擬環(huán)境中的視覺經驗付之于現(xiàn)實環(huán)境的行為，導致經驗和行為的分裂，導致認知沖突。所以虛擬技術帶來的生理不適、認知沖突問題值得探討。

[1]胡小強．虛擬現(xiàn)實技術[M]．北京：北京郵電大學出版社，2005：2-3．

[2]莊克仁．視覺傳播概論[M]．臺北：五南圖書出版公司，2010：105．

[3]李媛．視覺認知理論的發(fā)展及其在建筑設計中的應用[J]．哈爾濱工業(yè)大學學報（社會科學版），2011，13（5）：49-53．

[4] [美]阿恩海姆·霍蘭·蔡爾德著，周憲譯．藝術的心理世界[M]．北京：中國人民大學出版社，2003：105．

（作者單位：中國青年政治學院新聞傳播學院研究生）

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1671-0134（2017）05-118-02

10．19483/j．cnki．11-4653/n．2017．05．043