Kognition/ Sensorik und kognitive Psychologie (Fach) / Wahrnehmungspsychologie (Lektion)

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• Körperfarben (spektrale Refeltanzkurve) - spektrale Reflektanzkurve     -stellt Grad der Reflektanz in Abhängigkeit von der Wellenlänge dar      -bei ihrer Messung wird als Bezug Weißstandard verwendet       -zeigt, dass Reflektanz für den mittleren Bereich der Wellenlängen                   des Lichts größer ist        - bei achromatischen Farben ist Reflektanzgrad über gesamte                        Spektrum etwa gleich; bei chromatischen Farben dominieren                         jeweils bestimmte Wellenlängen = selektive spektrale Reflektanz -Beispiel für Unterschied zwischen achromatischen und chromatischen Farben: Gletschereis   · Schnee auf Gletscher ist weiß, weil er alle Wellenlängen     gleichmäßig reflektiert     · An Einbrüchen und Spalten werden aufgrund der kristallinen Struktur       des Eises vermehrt kürzere Wellenlängen reflektiert – Eis erscheint bläulich
• Körperfarben (selektive spektrale Reflektanz) o Dominanz bestimmter Wellenlangen findet sich bei allen Objekten, die farbig erscheinen --> der reflektierte Bereich des Spektrums bestimmt die Farbe des Gegenstandes
• Durchsichtsfarben - Der gezeigte Zusammenhang zwischen Wellenlange und Farbe gilt auch fur durchsichtige Substanzen und Materialien      -Licht wird durchgelassen und nicht reflektiert - spektrale Transmissionkurve bestimmt Farbe        -Wenn sie nur bestimmte Wellenlangen durchlassen, erscheinen sich farbig              - z.B.: Preiselbeersaft lasst selektiv langwelliges Licht durch und   erscheint rot, Zitronensaft mehr mittelwelliges Licht und erscheint gelb
• Selbstleuchtende Farben -das spektrale Lichtmuster erreicht das Auge direkt oder durch einen Filter  >> Beschreibung der physikalischen Zusammenhänge noch zu einfach, um Farbcharakteristik von natürlichen Gegenständen und Oberflächen (von der natürlichen Umwelt) gut zu kennzeichnen >> sind geeignet, um Farbcharakteristik von flachen/ebenen/glatten, strukturlosen und nicht glänzenden Flächen zu kennzeichnen
• Kompnenten Linsenauge Iris, Linse, Hornhaut, Pupille Ziliarmuskel, Glaskörper, Papille, Fovea Retina, Pigmentepithel, Chorioidea, Sklera
• Auswirkungen weit geöffnete Pupille mehr Lichteinfall = sensitiver auch für wenig Licht, da mehr Photonen auf Retina treffen größerer Unschärfebereich = geringere Tiefenschärfe, da Licht auch stärker gestreut einfällt
• Corpus geniculatum laterale (CGL) -bohnenförmige Struktur, liegt im Thalamus - wird von etwa 90% der Fasern der Sehbahn erreicht - erhält zusätzlich Information vom Hirnstamm, von Thalamuskernen und vom Cortex - In Schichten aufgebaut, retinotop
• Primärer visueller Cortex - im Okzipitallappen - 250 Mio Neuronen (15% des Cortex) - wird von 1.5. Mio Axonen aus dem CGL erreicht (in Schicht IVc) - Neurone sind selektiv empfindlich (Richtung, Bewegung, Größe) - Fovea: 0.01% der Retina, aber 8% der Area Striata (Vergrößerungsfaktor)
• Extrastriärer Cortex - neben Area Striata bislang etwa 30 weitere visuelle Areale nachgewiesen - ca. 60% des Cortex mit „Sehen“ beschäftigt - zwei Hauptbahnen:   - zum Parietalcortex (Handlung, Bewegung, Position)    - zum Temporalcortex (Farb-, Muster-,       Formwahrnehmung, Objekterkennung)
• Brechkraft des Auges - Brennweite der Hornhaut bzw. Auge: 24mm - Brechkraft: 1/0.024 = 42 Dioptrien - Brechkraft Linse: 18 Dioptrien - gesamt: 60 Dioptrien, entspricht einer Brennweite von ca. 16.6 mm (bei gesundem Auge und großer Objektentfernung) - Brechkraft kann durch Akkomodation bis zu 8.6 Dioptrien erhöht werden
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• Sehschärfe -Die Sehschärfe an der Stelle des schärfsten Sehens wird als Visus bezeichnet - Dabei ist alpha der Sehwinkel der gerade noch erkennbaren Lücke eines Testzeichens - Bei jungen Erwachsenen: 1.0 bis 1.6; bei 80-jährigen: 0.6 bis 1.0
• Farbe - „diejenige Empfindung, die es uns ermöglicht, zwischen zwei strukturlosen Flächen gleicher Helligkeit zu unterscheiden“ bzw. - „diejenige Empfindung, die es uns erlaubt, Objekte leicht voneinander zu unterscheiden, die auf Grund ihrer Textur nur schwer unterscheidbar sind“
• Merkmale des Farbempfindens - Farbton: physikalisch: Wellenlänge; zw. 380 und 720 nm; 1 nm=10-8 m - Sättigung: umgekehrt proportional zu den Weißanteilen - Helligkeit: physikalisch= Intensität)
• Wie viele Farben nehmen wir wahr ? 2 Mio unterschiedliche Farbempfindungen
• Grundfarben (rot, gelb, grün, blau) - Personen können mit den vier Grundfarben alle anderen Farben beschreiben (Hurvich, 1981) -Reihenfolge im Farbkreis entspricht Reihenfolge im Spektrum
• Additive Farbmischung - Bei der additiven Farbenmischung wird Licht - unterschiedlicher Wellenlänge überlagert:     - Übereinanderprojektion von Scheinwerfern    - Farbfernsehen     - Farbkreisel     - Nebeneinanderdrucken reiner Farbstoffe; - Das Ergebnis ist die Summe der Strahlungen - Komplementärfarben ergeben additiv gemischt weiß (grau)
• Subtraktive Farbmischung - Bei der subtraktiven Farbmischung werden Wellenlängen durch Pigmente oder durch Filter absorbiert - Reduktion von Licht (Wellenlängen) - Helligkeit nimmt ab
• Trichromatische Theorie - Young-Helmholtz-Dreifarbentheorie: Von Thomas Young (1801) und später von Helmholtz (ca. 1852) wurde behauptet, daß es Zapfen mit 3 unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeitsfunktionen gibt. - Inzwischen ist bekannt:   - Die L-Zapfen haben ihr Empfindlichkeitsmaximum bei 558 nm     (etwa gelb-rot),     - die M-Zapfen bei 531 nm (etwa grün) und die      - S-Zapfen bei 419 nm (etwa blau) - Die Verteilung der 3 Rezeptortypen in der Retina ist nicht gleich. Unterschiedliche Verteilung der Zapfentypen auf der Retina.
• Farbfehlsichtigkeit -Ein gewisser Prozentsatz der Bevölkerung zeigt Farbanomalien. Die meisten davon bestehen in einer verminderten Unterscheidungsfähigkeit für Rot und Grün. - Die häufigsten Anomalien, nämlich Protanomalie und Deuteranomalie, treten fast ausschließlich bei Männern auf, da diese auf dem X-Chromosom übertragen werden, von dem Männer nur eines, Frauen aber zwei besitzen. Da ein intaktes XChromosom ausreicht, findet man bei Frauen nur sehr selten eine der Farbanomalien.
• Psychophysik - Gegenstand: gesetzmäßige Beziehungen zwischen der physikalischen Stimulation und dem Empfinden (quantifiziert) - "Erfinder": G. T. Fechner, 1860 - Grundfragen:     -   Ist da was? (Entdeckung)       - Was ist es? (Identifizieren)        - Sind zwei Reize verschieden? (Unterscheidung)         - Wie viel ist da? (Skalierung)
• Konstanzmethode (2) - Vorteil: genaue/reliable Messung der Schwelle - Nachteil: sehr zeitaufwendig und ermüdend   - Als absolute Schwelle definiert man den PSI (Punkt subjektiver Indifferenz). Das ist diejenige Reizintensität mit p(„ja“)=0,5. - Vorteil: genaue i.S. von reliable Messung der Schwelle    Nachteil: sehr zeitaufwendig und ermüdend
• Grenzwertmethode (2) -Wechsel von ab- und aufsteigender Reizdarbietung - häufig angewendet - weniger genau, aber zeitsparend
• Herstellungsmethode (2) - Prozedur: Die Vp manipuliert die Reizintensität selbst (aufsteigend und/oder absteigend, evtl. mehrmals), bis der Reiz gerade (nicht mehr) wahrgenommen wird. - Die Schwelle ist definiert als Mittelwert der hergestellten Reizintensitäten. - Vorteil: sehr schnelle Messung Nachteil: wenig reliabel
• Fechners Gesetz E = k log S E: Empfindungsstärke S: Reizintensität - Skalierungsannahme: jnds sind die Maßeinheiten von Empfindungen - Für eine arithmetische Zunahme (gleiche Differezen) von E muss S geometrisch (gleiche Verhältnisse zwischen Gliedern) wachsen - Basiert auf folgenden Annahmen 1. Weber-Gesetz gilt 2. Jnds sind subjektiv gleich groß an jeder Stelle des Reizkontinuums
• Kritik an Fechners Gesetz 1. Weber-Bruch nur im „mittleren“ Bereich gültig 2. handelt es sich um „Wahrnehmungs-“ oder um „Urteils“schwellen? 3. sind „jnds“ geeignete Maßeinheiten? Gleichsetzung von subjektivem Reizabstand und Unterscheidbarkeit problematisch (siehe Mittenbildung)
• Stevens‘ Potenzgesetz (1957) - Stanley Smith Stevens (1906-1973) nahm an, dass Vpn direkt mittels numerischer Urteile Auskunft über die Empfindungsintensität Ψ (S) geben können.
• Methoden der Empfindungsskalierung: 1. Größenschätzung Ein Standardreiz Ss bekommt einen Zahlenwert zugewiesen. Die von Vergleichsreizen hervorgerufenen Empfindungen sollen mit Vielfachen dieses Zahlenwerts beurteilt werden.
• Methoden der Empfindungsskalierung 2. Fraktionierung Die Vp wird instruiert einen Reiz auszuwählen oder herzustellen, dessen Empfindungsintensität einem definierten Bruchteil der Empfindungsintensität von Ss entspricht.
• Direktskalierung - Direkte Skalierung:   - Vp beurteilt direkt beu e d e die Stärke einer Empfindung     (z.B. Ton a ist doppelt so laut wie Ton b)     - Vp stellt direkt Verhältnisse zwischen Empfindungen       (bzw. ihren Reizgrundlagen) her - Indirekte Skalierung:    - Urteil basiert auf Unterscheidbarkeit (Ton a ist lauter als Ton b)
• Direktskalierung Stevens‘ Potenzfunktion E = k * Sb  E = Empfindung S = Reizstärke b = Stevens-Exponent k = multiplikative Konstante
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• Stevens-Exponent - falls b > 1 (positiv beschleunigt) produzieren p odu e e gleiche Reizzuwächse im hohen Intensitätsbereich höhere Empfindungen - falls b < 1 (negativ beschleunigt) muss für gleichen Empfindungszuwachs im oberen Intensitätsbereich ein vergleichsweise intensiverer Reiz verwendet werden
• Vergleich Stevens & Fechner - E = k * Sb; - Log E = b log S + log k (Stevens) - E = k log S + C (Fechner) - Nach Fechner wächst die Empfindung um einen bestimmten Betrag, wenn der Stimulus um einen bestimmten Faktor wächst - Nach Stevens wächst die Empfindung um einen bestimmten Faktor, wenn der Stimulus um einen bestimmten Faktor wächst
• Die Signalentdeckungstheorie (SDT) - Antworten hängen von mehren Faktoren ab:     -objektive Signalstärke (Verhältnis Signal zu Rauschen)     -Sensitivität des Beobachters      - Erwartungen (z. B. Signal häufiger vorhanden als nichtvorhanden)       - Entscheidungskriterium          - Ist das Signal wichtig für mich?           - Ist es schlimm, wenn ich es übersehe?
• SDT – Grundlegende Annahmen 1. Die „Erkennbarkeit“ (subjektiver Eindruck) eines Signals wird durch eine einzelne Zahl dargestellt. 2. Der subjektive Eindruck unterliegt einem Zufallsprozess 3. Die Reaktion (erkannt/ nicht erkannt) erfolgt durch ein einfaches Entscheidungskriterium
• Okulomotorische Tiefenreize 1 Konvergenz: Veränderung der Sehachsen beim Nah- bzw. Fernsehen (20 – 300cm)
• Okulomotorische Tiefenreize 2.Akkomodation Veränderung der Linsenkrümmung (bis 600cm)
• Monokulare Tiefenreize Verdeckung und Überlappung Wird ein Objekt durch ein anderes Objekt verdeckt, befindet es sich weiter hinten.
• Relative Größe im Blickfeld Kleinere Objekte werden gegenüber größeren Objekten als weiter hinten wahrgenommen.
• Relative Höhe im Blickfeld / Lage zum Horizont Je näher an der Horizontlinie, um so weiter entfernt erscheinen Objekte
• Atmosphärische Perspektive Objekte, die unscharf erscheinen, werden als weiter hinten liegend wahrgenommen
• Blautönung Objekte, die in einem Blauton erscheinen, befinden sich weiter hinten.
• Monokulare Tiefenreize Vertraute Größe - Die Größe von bekannten Objekten beeinflusst deren wahrgenommene Größe. - Experiment von Epstein zur Einschätzung der Münzgröße (1965):
• Monokulare Tiefenreize Lineare Perspektive Parallele Linien werden in der Ferne als konvergierende Linien wahrgenommen.
• Monokulare Tiefenreize Texturgradient Objekte, die horizontal gleich weit voneinander entfernt sind, erscheinen mit zunehmendem Abstand dichter gepackt
• Monokulare Tiefenreize Bewegungsparallaxe - Näher liegende Objekte bewegen sich schneller und oft über größere Distanzen auf der Retina als entfernt liegende Objekte.
• Querdisparität (Qd.) - Korrespondierende Netzhautpunkte: Das Abbild eines fixierten Objektes fällt auf gleiche Stellen (Fovea) der Retina - Objekte mit gleichem Abstand wie zum fixierten Objekt fallen auch auf korrespondierende Netzhautpunkte. - bilden Horopter (gedachter Kreis) - Querdisparationswinkel: Je weiter das Objekt vom Horopter entfernt ist, desto größer ist der Winkel.
• Gekreuzte und Ungekreuzte Qd. - Gekreuzte Qd. bezieht sich auf Objekte vor Horopter : Quadrat fixieren und monokularer Blickwechsel - Ungekreuzte Qd. bezieht sich auf Objekte hinter Horopter : Kreis fixieren
• G. Julesz, 1971 - Stereoskopisches Sehen - Zufallsmusterstereogramm
• Sehwinkel Der Sehwinkel eines Gegenstandes ist der Winkel zwischen zwei Linien, die vom Auge des Beobachters ausgehen; die eine führt zum unteren Rand des Gegenstandes, die andere zu dessen oberem Rand./ der Winkel eines Objekts in Relation zum Auge des Betrachters
• Holway und Boring (1941) - Gegenstand: Zusammenhang von Tiefeninformation und Größenschätzung - Versuchsaufbau: s. Goldstein, S. 20ff - Ergebnis: Größeneinschätzung basiert auf tatsächlicher Größe der Objekte, falls Tiefeninformationen vorhanden sind; fehlen diese, wird der Sehwinkel des Objektes bedeutsamer

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