View
216
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Virtual Reality: History
Curs 8 Curs 8
PercepPercepțția ia și designul de experimenteși designul de experimente
Fundamente ale PsihofiziciiFundamente ale Psihofizicii
Virtual Reality: History
Ce este psihofizica?Ce este psihofizica?
Subdisciplină a psihologiei experimentale [Wundt]
Măsurarea relației dintre stimuli fizici și corlațile lor subiective (percepute)
Studiul relațiilor dintre energia fizică și capabilitățile senzoriale
Studiul științific al relației dintre stimul (în domeniul fizic) și senzație (în domeniul psihologic)[Gescheider, 1976]
Virtual Reality: History
IntrospecțiaIntrospecția IntrospecțiaIntrospecția
Introspecția = auto-observare - self-analysis, self-control, self-command
Metoda aplicată de către psihologi timpurii (Wundt)
Auto-observarea gândurilor conștiente și senzațiilor– Percep eu această lumină mai strălucitoare decât alta?
De ce? În mod inerent subiectivă
– respinsă ca metodă științifică Oferă ÎNSĂ intuiții utile în timpul proiectării
experimentelor (ajută la formularea de ipoteze)– Mi-am dat seama că este greu pentru mine să aud tonuri
foarte înalte și foarte scăzute. Astfel, frecvența unui sunet poate fi un factor în intensitate percepută / audibilitate. Haideți să testăm asta într-un experiment!
Virtual Reality: History
Psihologia comportamentală - BehaviorismPsihologia comportamentală - Behaviorism
Psihologia va studia comportamente obiective, nu experiențe subiective mentale.
Scopul psihologiei comportamentale este de a anticipa și controla comportamentul.
Studiul comportamental se reduce la studiul reflexului de tip stimul-răspuns.
Procesul de învățare adaugă flexibilitate tipului de reflex stimul-răspuns– Condiționării clasice de Pavlov– Condiționarea operantă de B. F. Skinner
Virtual Reality: History
Declinul psihologiei comportamentaleDeclinul psihologiei comportamentale
Lingvistică:– Skinner a susținut că, copiii învață limba
prin imitație și consolidare.– Chomsky a observat
Nu există nici un eveniment observabil de vorbire “reinforcent”.
Copii spun multe propoziții care nu le-au auzit niciodată.
Dezvoltarea limbajului este determinată de un program înnăscut, acultural (gramatica universală).
Virtual Reality: History
Declinul psihologiei comportamentaleDeclinul psihologiei comportamentale
Constrângeri biologice în procesul de learning– John Carcia, 1966
Șobolanilor li s-a dat apă aromată cu zaharina.
Șobolanii li s-a dat apoi un șoc electric sau au fost radiați.
Șocul nu a avut nici un efect asupra băutului apei.
Radiarea a condus la evitarea aproape completă a apei dulci.
Nu toți stimulii sunt echivalenți și diferențele dintre specii sunt importante.
Virtual Reality: History
Senzație și percepțieSenzație și percepție
Virtual Reality: History
Senzație și percepțieSenzație și percepție
O senzație apare oricând un stimul activează unul din receptori.– Organele de simț detectează apoi orice
schimbare în energie, cum ar fi lumina, caldura, sunetul, și presiunea fizică
O senzație poate fi combinată cu alte senzatii si cu experienta din trecut pentru a obține o percepție.
O percepție reprezintă organizarea de informații senzoriale în experiențe semnificative
Virtual Reality: History
Spirala lui FraserSpirala lui Fraser
Illustrates the difference between sensation and perception.
Our perception of this figure is that of a spiral, but it is actually an illusion.
Virtual Reality: History
ClasificăriClasificări
Senzațiile pot ficlasificate prin 4 caracteristici:– Intensitate– Calitate– Durată– Extensie
Caracteristicile unei senzații afectează în mod diferit percepția unui stimul.
Virtual Reality: History
PsihofizicăPsihofizică
The transition of psychology from a philosophical to a scientific discipline occurred when G. T. Fechner introduced techniques for measuring mental events (1960)– The attempt to measure
sensations through the use of Fechnher’s procedure was termed psychophysics
Central to psychophysics is the concept of a sensory threshold
Virtual Reality: History
Dimensiunea fizică vs. perceputăDimensiunea fizică vs. percepută
Physical dimensions– light intensity, sound intensity, sound
frequency etc.Subjective/perceptual dimensions
– brightness, loudness, pitch, etc.
Physical dimensions ≠ perceptual dimensions
Virtual Reality: History
VăzulVăzul
Light intensity ≠ brightness
o Is the square A darker than the square B?
Virtual Reality: History
AuzulAuzul
Sound intensity ≠ loudness
How much louder is the second tone?
– If you double the intensity of a tone, you won’t hear it twice as loud! (only 60% louder)
– If you change the frequency of a tone, loudness will also change (loudness depends both on intensity and on frequency)
Virtual Reality: History
Levels of AnalysisLevels of Analysis
A (stimulus-perception)– Psychophysics
Classical methods, Magnitude Estimation, TSD
B (stimulus-processing)– Physiology (extra- & intracellular
recordings)C (physiology-perception)
– fMRI, awake-behaving monkeys
Virtual Reality: History
Levels of AnalysisLevels of Analysis
Attended Stimulus
Transduction
Action
Processing recognition
Stimulus on
receptors
Environmental
Stimulus
B
C
A
Perception
Virtual Reality: History
Psihofizica clasicăPsihofizica clasică
Purpose: To derive the mathematical
relationship between the experiential aspect of perception and the physical characteristics of the stimulus
Psychometric Function– formula that relates subjective
experience to the physical stimulus– cannot use verbal descriptions
Virtual Reality: History
Limite senzorialeLimite senzoriale
The Absolute Threshold (RL from German Reiz Limen) is the smallest amount of stimulus ( in the physical domain) energy to provide a sensation (ψ in the psychological domain)
The Difference Threshold (DL from German Differenz Limen): the amount of change in the stimulus () to provide a Just Noticeable Difference in the sensation (JND)
Virtual Reality: History
Legea lui Legea lui Weber (1834)Weber (1834)
Weber a descoperit că două greutăți relativ grele trebuie să difere cu o sumă mai mare decât două greutăți relativ ușoare pentru ca o greutate să fie percepută ca mai grea decât cealaltă
Relația liniară dintre mărimea diferitului threshold nivelul de intensitate al stimulului
c c
Weber fraction: c
Virtual Reality: History
Legea lui Weber pentru greutateLegea lui Weber pentru greutate
Weber fraction tends to increase greatly at extremely low intensities
Example: Weber fraction for lifted weights
Virtual Reality: History
Legea lui Weber pentru luminozitateLegea lui Weber pentru luminozitate
Also for brightness Weber fraction is constant for stimuli with intensity greater than a certain value
Virtual Reality: History
ConsiderațiiConsiderații
Fracțiile Weber sunt adimensionaleEste posibil să se compare diferite
modalități senzorialeExemplu: luminozitate si
intensitatea acustică
Virtual Reality: History
Compararea capacităților senzorialeCompararea capacităților senzoriale
Brightness perception Loudness perception
Virtual Reality: History
Teoria lui FencherTeoria lui Fencher
Fechner published Elements of Psychophysics in 1860
He proposed that sensation magnitude could be quantified indirectly by relating the values of on the physical scale to the corresponding values of the JND in in sensation in the psychological scale
An arithmetic series of mental intensities might correspond to a geometric series of physical energy
Sensation Magnitude
Stimulus intensity
Virtual Reality: History
Legea lui FencherLegea lui Fencher
All JND’s were equal psychological increments in sensation magnitude, regardless of the size of
More precisely:– JND is a standard unit of sensation magnitude,
regardless of its size in physical units.– JND is the smallest detectable increment in a sensation
and is therefore always psychologically the same size
c
log( ) log( )k a k
Virtual Reality: History
Senzitivitatea absolutăSenzitivitatea absolută
The absolute threshold (Reiz Limen) in classical psychophysics serves as the zero point.
The absolute threshold is the intensity or duration of a stimulus that is sensed 50% of the time (the median).
Stimuli below the threshold (limen) are subliminal.
Virtual Reality: History
Classical Psychophysical TheoryClassical Psychophysical Theory
Sensory Threshold– Herbart (1824) critical boundary, above which neural
activity signals the presence of a sensory event –ABSOLUTE
Virtual Reality: History
Psychophysical TheoryPsychophysical Theory
Threshold is a statistical concept, Threshold is a statistical concept, affected by:affected by:– Chance variation in the nervous Chance variation in the nervous
systemsystem– Random signal noiseRandom signal noise– Intensity of signalIntensity of signal– Observer’s criterionObserver’s criterion
Virtual Reality: History
Psychophysical TheoryPsychophysical Theory
Virtual Reality: History
Psychometric curvePsychometric curve
0
1
.5
% “
Yes
” re
spon
ses
Luminozitate
Virtual Reality: History
Absolute sensitivity for touchAbsolute sensitivity for touch
One way of measuring tactile sensitivity is to determine the smallest amplitude of vibration of the skin that can be detected by an observer
Verrilo’s experiment (1963): a stimulator attached to a vibrator was placed in contact with the base of the thumb
The size of the stimulator was varied over a range of 0.005 cm2 to 5.1 cm2
Virtual Reality: History
Absolute sensitivity for touchAbsolute sensitivity for touch
When the stimulator was larger then 0.02 cm2, vibrotactile sensitivity was greatest in the frequency region around 250 Hz
Increasing the size of the stimulator, the threshold proportionally decreases
For 0.02 cm2 stimulators or smaller, no spatial summation was observed
Virtual Reality: History33
Receptors systemsReceptors systems
From these findings Verrillo concluded that the skin contains at least two receptors systems.– One system summates energy over space and accounts for the
U-shaped frequency function obtained when all but the smallest stimulators are used (Pacinian corpuscle)
– The other system accounts for the flat frequency (no spatial summation) for very small contactors
Human psychophysical thresholds for the detection of vibrotactile stimuli (unfilled
point) compared with the electrophysiological response
of the Pacinian corpuscle in the cat (filled points)
Virtual Reality: History34
Receptors systemsReceptors systems
In further experiments stimuli with a much wider frequency range were presented
The results provided the basis for a four channel model of mechanoreceptors (1988)– P channel (Pacinian) high frequency– NPI (Meissner) 2-40 Hz– NPIII (Merkel) 0.4-2 Hz– NPII (Ruffini) only if Pacinian are deficient
Virtual Reality: History35
Receptors systemsReceptors systems
– P channel (Pacinian) H.F.– NPI (Meissner) 2-40 Hz– NPIII (Merkel) 0.4-2 Hz– NPII (Ruffini)
Recommended