顏色對基于時(shí)間的視覺選擇的影響

郝芳　劉長江

摘要：旨在探討顏色屬性對基于時(shí)間的圖形預(yù)覽搜索的影響及其機(jī)制。實(shí)驗(yàn)采用視覺標(biāo)記實(shí)驗(yàn)范式的變式考察三種顏色的圖形刺激的預(yù)覽收益。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：搜索與舊干擾物相同顏色的靶子和搜索新異顏色刺激并未出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)的差異，而且。兩者都快于搜索與新干擾物顏色相同的靶子。這說明，在圖形刺激的預(yù)覽搜索中，觀察者沒有主動抑制舊干擾物的顏色，而是主動加工新出現(xiàn)的刺激。還探討了基于顏色標(biāo)記的抑制機(jī)制和主動非抑制機(jī)制。

關(guān)鍵詞：預(yù)覽搜索，預(yù)覽收益，顏色，視覺標(biāo)記。

分類號 B842，2

1引言

在視覺搜索中，為了使搜索更有效率，個(gè)體會快速選擇最有用的信息，提高新出現(xiàn)物體的優(yōu)先選擇等級。這種因先后呈現(xiàn)而產(chǎn)生不同績效的搜索范式被稱為基于時(shí)間的視覺搜索。預(yù)覽搜索（pre-view search）是研究基于時(shí)間的視覺選擇的最有效的實(shí)驗(yàn)范式，考察刺激先后出現(xiàn)的情況下，觀察者對目標(biāo)物體的優(yōu)先選擇和注意加工過程（Al-Aidroos，Emrich，F(xiàn)erber，&Pratt，2012；Mnhlenen，Watson，&Gunnell，2013；Osugi，Kumada，&Kava-hara，2009，2010）。

在預(yù)覽搜索中，一部分刺激先出現(xiàn)（也稱舊刺激），一段時(shí)間后（通常是ls），包含靶子在內(nèi)的另一部分刺激再出現(xiàn)（也稱新刺激）。預(yù)覽收益（pre-view benefits）是預(yù)覽搜索所產(chǎn)生的搜索時(shí)間的節(jié)省，是相對于所有刺激都同時(shí)出現(xiàn)的搜索條件來說的。對于預(yù)覽收益的解釋，研究者們最初認(rèn)為基于舊刺激位置的標(biāo)記抑制了舊刺激的優(yōu)先選擇等級，提出了視覺標(biāo)記（visual marking）的解釋（Watson&Humohreys，1997）。隨著研究的深入，視覺標(biāo)記也擴(kuò)展到刺激的特征上，如刺激顏色對預(yù)覽收益的影響（Andrew，Watson，Humphreys，&Braithwaite，2011；Braithwaite，Watson，Andrew，&Humphreys，2010），刺激形狀變化對預(yù)覽收益的影響（Osugi，Kumada，&Kawahara，2010；Watson，Compton，&Bailev，2011：Watson&Kunar，2012），刺激的亮度變化對預(yù)覽收益的影響（Humphreys，Olivers，&Yoon，2006；Watson，Braithwaite，&Humphreys，2008）等。在上述基于特征的影響中，顏色的影響受到最多的關(guān)注。

顏色對預(yù)覽收益的影響最早見于運(yùn)動物體的研究中，研究者認(rèn)為運(yùn)動物體的標(biāo)記是應(yīng)用于整個(gè)顏色地圖。而非物體的位置，進(jìn)而提出了自上而下的基于顏色抑制的動態(tài)加工通路（Watson&Humphreys，1998）。也有研究者認(rèn)為對運(yùn)動物體基于顏色的抑制并不是必須的，當(dāng)舊刺激之間的局部空間關(guān)系保持不變時(shí)，舊刺激可以通過某種固定的形式組成單個(gè)客體，抑制模板是針對客體，而非單個(gè)刺激的顏色（Watson，2001）。隨后，基于顏色的抑制研究從運(yùn)動物體延伸至靜止物體，當(dāng)先后出現(xiàn)的刺激顏色相同時(shí)，對相同顏色的刺激加工變慢，研究者用基于先后刺激顏色的抑制來解釋，并提出了基于先后刺激特征相似性的負(fù)向帶出效應(yīng)（carry-over ef-fects）（Olivers&Humphreys，2003）。基于特征的帶出效應(yīng)多集中于刺激顏色，當(dāng)變換先后出現(xiàn)刺激的顏色比率時(shí)，負(fù)向顏色帶出效應(yīng)依然存在，當(dāng)靶子顏色是先出現(xiàn)刺激中百分比率高的顏色時(shí)，預(yù)覽收益被減弱，而且，運(yùn)動的刺激比靜止刺激在上述方面受到的影響更大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)先出現(xiàn)的刺激呈現(xiàn)時(shí)間很短時(shí)，負(fù)向顏色帶出效應(yīng)被削弱。研究者們認(rèn)為動態(tài)刺激的抑制加工是以刺激的顏色為主，而靜止刺激的抑制加工是以刺激位置為主，動態(tài)刺激的搜索受到影響主要是由于變化盲視的范圍擴(kuò)大了（Andrew，Watson，Humphreys，&Braithwaite，2011：Braithwaite，Watson，Andrew，&Humphreys，2010；Braithwaite，Humphrevs，&Hulleman，2003，2005；Olivers&Humphreys，2002，2003）。然而，在預(yù)覽搜索中基于刺激顏色的抑制是否一直存在以及究竟如何發(fā)揮作用，目前仍尚未有明確的定論。

在本研究中。采用矩形作為實(shí)驗(yàn)材料，考察舊干擾物的顏色特征對預(yù)覽搜索中的優(yōu)先選擇的影響，探討在圖形刺激的預(yù)覽搜索中是否發(fā)生了對舊干擾物顏色的抑制，并進(jìn)一步考察搜索過程中優(yōu)先選擇的加工機(jī)制。本實(shí)驗(yàn)選擇了與舊干擾物相同顏色的綠色靶子來考察是否由于顏色被抑制而使其搜索成績變慢，選擇了與新干擾物相同顏色的藍(lán)色靶子來考察是否出現(xiàn)對新呈現(xiàn)顏色特征的搜索成績提高，還選擇了新異的黃色靶子來考察不同于新舊刺激顏色的顏色突顯靶子搜索是否會顯著加快。如果與舊干擾物的顏色相同的靶子在搜索中受到了抑制，根據(jù)視覺標(biāo)記的解釋，對舊干擾物的顏色的抑制導(dǎo)致預(yù)覽搜索中優(yōu)先選擇的發(fā)生。如果與舊干擾物顏色相同的靶子搜索成績沒有受到影響，那么。舊干擾物的顏色則可能沒有受到抑制，需要探討其他加工機(jī)制的解釋。

2方法

2.1被試

本實(shí)驗(yàn)有12名大學(xué)本科生參加實(shí)驗(yàn)，年齡為20-22歲，矯正視力均為1.0以上。色覺正常。

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)所使用的計(jì)算機(jī)為17英寸平面真彩顯示器，分辨率為800x600，刷新頻率為85Hz。室內(nèi)使用日光燈照明，并控制其他照明，被試距離屏幕75em。

2.3實(shí)驗(yàn)材料

所有刺激呈現(xiàn)在電腦屏幕上的10x10的虛擬格子矩陣（邊框不可見）中，背景為黑色。本實(shí)驗(yàn)有3組刺激，分別是藍(lán)色（RGB=0，100，150）矩形，綠色（RGB=0，100，0）矩形和黃色（RGB=180，160，0）矩形。在三種預(yù)覽搜索中分別呈現(xiàn)三種不同顏色的靶子，具體呈現(xiàn)情況請見表1。在三種條件中，先出現(xiàn)的舊干擾物均為綠色水平矩形，后出現(xiàn)的新干擾物均為藍(lán)色垂直矩形，靶子有三種顏色，分別是藍(lán)色、綠色和黃色。

2.4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用被試內(nèi)設(shè)計(jì)，共有3個(gè)自變量：（1）搜索條件（3個(gè)水平）：藍(lán)色靶子的預(yù)覽搜索，綠色靶子的預(yù)覽搜索和黃色靶子的預(yù)覽搜索：（2）刺激數(shù)目（3個(gè)水平）：6、8和10個(gè)：（3）靶子是否出現(xiàn)（2個(gè)水平）：出現(xiàn)和不出現(xiàn)。因變量記錄被試搜索靶子的反應(yīng)時(shí)和正確率。

2.5實(shí)驗(yàn)步驟和任務(wù)

本實(shí)驗(yàn)采用經(jīng)典視覺標(biāo)記范式的變式。在搜索中，注視點(diǎn)呈現(xiàn)500ms，然后呈現(xiàn)由綠色水平矩形構(gòu)成的刺激，刺激數(shù)目可能是3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)，不同刺激數(shù)目隨機(jī)呈現(xiàn)。1000ms后，呈現(xiàn)新的刺激。新刺激在不同的實(shí)驗(yàn)條件下構(gòu)成不同。其中，在藍(lán)色靶子的預(yù)覽搜索中，新刺激包含藍(lán)色垂直矩形和一個(gè)藍(lán)色水平矩形（如果靶子出現(xiàn)）：在綠色靶子的預(yù)覽搜索中，新刺激包含藍(lán)色垂直矩形和一個(gè)綠色水平矩形（如果靶子出現(xiàn)）：在黃色靶子的預(yù)覽搜索中，新刺激包含藍(lán)色垂直矩形和一個(gè)黃色水平矩形（如果靶子出現(xiàn)）。在上述三種預(yù)覽搜索條件中，在靶子不出現(xiàn)的情況下，藍(lán)色垂直矩形的數(shù)目分別可能為3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)：在靶子出現(xiàn)的情況下，藍(lán)色垂直矩形的數(shù)目分別可能為2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)。實(shí)驗(yàn)流程圖見圖1。靶子出現(xiàn)的概率為50%，被試按鍵判斷靶子是否出現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)中。一半被試當(dāng)靶刺激出現(xiàn)時(shí)按鍵盤上的“Z”鍵反應(yīng)，當(dāng)靶刺激不出現(xiàn)時(shí)則按鍵盤上“？”鍵反應(yīng)。另一半被試反之。每個(gè)搜索條件為一個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組包括6個(gè)練習(xí)試次和60個(gè)正式試次，共計(jì)198個(gè)試次。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在被試之間平衡區(qū)組的順序。在每個(gè)區(qū)組間，被試可以自主決定休息時(shí)間。

3結(jié)果

由于本實(shí)驗(yàn)任務(wù)相對比較簡單，被試的正確率都很高，因此對被試的反應(yīng)時(shí)進(jìn)行分析。將小于250ms的數(shù)據(jù)和3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的數(shù)據(jù)剔除之后，對所有正確試次的反應(yīng)時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.1三種預(yù)覽搜索條件的結(jié)果分析

對i種預(yù)覽搜索條件的所有正確試次的反應(yīng)時(shí)進(jìn)行3（條件：藍(lán)色靶子的預(yù)覽搜索，綠色靶子的預(yù)覽搜索。黃色靶子的預(yù)覽搜索）×2（靶子是否出現(xiàn)：出現(xiàn)、不出現(xiàn)）×3（刺激數(shù)目：6、8、10）的重復(fù)測量的方差分析，其結(jié)果如下，條件的主效應(yīng)不顯著，三種顏色的靶子的搜索反應(yīng)時(shí)沒有差異；靶子是否出現(xiàn)的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，11）=4.16，p<0.05，靶子出現(xiàn)時(shí)的反應(yīng)時(shí)短于靶子不出現(xiàn)時(shí)的反應(yīng)時(shí)：刺激數(shù)目的主效應(yīng)不顯著。條件×刺激數(shù)目的交互作用不顯著。

3.2三種預(yù)覽搜索條件兩兩比較的結(jié)果分析

對藍(lán)色靶子條件和綠色靶子條件的所有正確試次的反應(yīng)時(shí)進(jìn)行2（條件：藍(lán)色靶子條件、綠色靶子條件）×2（靶子是否出現(xiàn)：出現(xiàn)、不出現(xiàn)）×3（刺激數(shù)目：6、8、10）的重復(fù)測量的方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，條件的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，11）=16.19，p<0.001，綠色靶子的搜索反應(yīng)時(shí)顯著小于藍(lán)色靶子的搜索反應(yīng)時(shí)：條件×靶子是否出現(xiàn)×刺激數(shù)目的交互作用不顯著。

對綠色靶子條件和黃色靶子條件的所有正確試次的反應(yīng)時(shí)進(jìn)行2（條件：綠色靶子條件、黃色靶子條件）×2（靶子是否出現(xiàn)：出現(xiàn)、不出現(xiàn)）×3（刺激數(shù)目：6、8、10）的重復(fù)測量的方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，條件的主效應(yīng)不顯著，綠色靶子的搜索反應(yīng)時(shí)和黃色靶子的搜索反應(yīng)時(shí)沒有顯著差異；條件×刺激數(shù)目的交互作用不顯著。三項(xiàng)交互作用不顯著。

對藍(lán)色靶子條件和黃色靶子條件的所有正確試次的反應(yīng)時(shí)進(jìn)行2（條件：藍(lán)色靶子條件、黃色靶子條件）×2（靶子是否出現(xiàn)：出現(xiàn)、不出現(xiàn)）×3（刺激數(shù)目：6、8、10）的重復(fù)測量的方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，條件的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，11）=8.43，p<0.05，黃色靶子的搜索反應(yīng)顯著快于藍(lán)色靶子的搜索反應(yīng)：靶子是否出現(xiàn)的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，11）=5.56，p<0.05，靶子出現(xiàn)時(shí)的反應(yīng)時(shí)短于靶子不出現(xiàn)時(shí)的反應(yīng)時(shí)：條件×刺激數(shù)目的交互作用不顯著。三項(xiàng)交互作用不顯著。

4討論

在本實(shí)驗(yàn)中，選擇矩形這一簡單的幾何圖形作為實(shí)驗(yàn)材料。因?yàn)榫匦闻c常見的圓形、正方形、三角形具有共同的特征（例如，連通性、內(nèi)外關(guān)系等），它們在拓?fù)湫再|(zhì)上是等價(jià)的（Chen，1982；Zhou，Huan，Zhou，Zhuo，&Chen，2010），因而形狀改變不影響對物體的知覺。這樣，本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可推及其他拓?fù)湫再|(zhì)等價(jià)的常見幾何圖形，當(dāng)然。尚需要更多的研究來考察不同類型的幾何圖形是否在預(yù)覽收益上存在差異。

本研究的主要結(jié)果是搜索綠色靶子的反應(yīng)時(shí)與搜索黃色靶子的反應(yīng)時(shí)長短沒有差異，但是二者都比搜索藍(lán)色靶子的反應(yīng)快。具體來說，與舊干擾物顏色相同的綠色靶子的搜索時(shí)間與新異顏色靶子的搜索時(shí)間沒有差異，而與新干擾物顏色相同的藍(lán)色靶子的搜索時(shí)間反而比前面二者慢。上述結(jié)果說明，需重新解釋或者換個(gè)角度來分析基于顏色的抑制的解釋力。

4.1對基于顏色標(biāo)記解釋的探討

基于顏色的視覺標(biāo)記是對預(yù)覽收益的一種解釋機(jī)制。顏色標(biāo)記就是對已經(jīng)出現(xiàn)過的刺激顏色進(jìn)行標(biāo)定、記錄，說明某種或某幾種顏色的刺激已經(jīng)接受過注意加工，根據(jù)視覺標(biāo)記的解釋，先出現(xiàn)的顏色被標(biāo)記，那么在新出現(xiàn)的刺激中，這部分被標(biāo)記顏色的刺激會受到抑制，不再接受注意加丁，新出現(xiàn)的其他顏色的刺激的注意優(yōu)先等級被提高。

根據(jù)上述解釋，如果舊干擾物的顏色受到抑制，那么，與舊干擾物有相同顏色的綠色靶子也應(yīng)該受到抑制，其反應(yīng)時(shí)應(yīng)該慢于搜索藍(lán)色靶子。然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，被試搜索綠色靶子要快于搜索藍(lán)色靶子，并沒有表現(xiàn)出對綠色的抑制，產(chǎn)生這種結(jié)果的可能原因如下：第一，搜索任務(wù)的要求可能影響搜索績效。在搜索任務(wù)之前，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語告知被試要搜索的靶子的顏色，而且也知道如果靶子出現(xiàn)，只會出現(xiàn)在后面的刺激中，這增強(qiáng)了被試對新出現(xiàn)刺激的注意，進(jìn)行自上而下的主動加工。第二，在視覺搜索中，顏色是可以被快速且準(zhǔn)確探測到的屬性（Treisman&Gormican，1988；Wolfe，Butcher，&Hyle，2003）。當(dāng)靶子和藍(lán)色新干擾物同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，二者作為一個(gè)整體呈現(xiàn)，綠色靶子（以及黃色靶子）由于與新干擾物的顏色不同而突顯出來（pop-out）受到了注意，從而使搜索反應(yīng)時(shí)加快。第三，不同顏色的知覺突顯性可能影響預(yù)覽搜索。如果預(yù)覽搜索中后呈現(xiàn)的刺激包含藍(lán)色靶子和藍(lán)色干擾物。那么靶子顏色的突顯性低：如果后呈現(xiàn)的刺激包含綠色靶子（或者黃色靶子）和藍(lán)色干擾物，那么靶子顏色的突顯性高。在高突顯條件下，在新出現(xiàn)的刺激中，綠色靶子是顏色突顯刺激，更容易的被探測出來（Gibson&Jiang，2001；Olivers&Humphreys，2003）。因此，相比較藍(lán)色靶子和藍(lán)色新干擾物出現(xiàn)的條件，被試在綠色靶子和藍(lán)色干擾物出現(xiàn)的條件下的反應(yīng)更快。這在靶子與干擾物顏色高突顯的其他研究中也得到了證實(shí)（郝芳，劉長江，俞國良，2009，2010）。在這種情況下，被試可能將先后出現(xiàn)的刺激分別作為一個(gè)整體來加工，先出現(xiàn)的刺激可能作為一個(gè)整體在后面的加工中受到了抑制。靶子與新干擾物則作為一個(gè)整體來加工。