Wahrnehmungskonstanzen Warum sehen wir Dinge trotz Veränderung by cometjunkie53

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									Wahrnehmungskonstanzen: Warum sehen wir Dinge trotz Veränderung konstant ?
Rainer Guski
Fakultät für Psychologie, Ruhr-Universität Bochum Ringvorlesung 9.11.2005 http://eco.psy.ruhr-uni-bochum.de/download/AllgPsy1/Konstanz.pdf

Übersicht
1 Was sind Wahrnehmungskonstanzen? 2 Größenkonstanz trotz variabler Entfernung 3 Helligkeitskonstanz trotz variabler Beleuchtung 4 Farbkonstanz trotz variabler Beleuchtungsfarbe 5 Formkonstanz trotz variabler Orientierung 6 Geschwindigkeitskonstanz trotz variabler retin. Geschwindigkeit 7 Lautheitskonstanz trotz variabler Entfernung 8 Melodiekonstanz trotz Variationen 9 Zusammenfassung
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Was sind Wahrnehmungskonstanzen? 1
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Wir sehen viele Dinge unserer Umwelt als relativ konstant, auch wenn sie sich ändern bzw. sich die verfügbare Information über sie ändert Beispiele:
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Ein Auto bleibt konstant groß, auch wenn es auf uns zu kommt (und damit seine retinale Abbildungsgröße verändert) Ein Blatt Papier bleibt konstant hell, wenn wir es vom (hellen) Wohnzimmer in den (dunkleren) Keller tragen Ein roter Pullover bleibt im Tagesverlauf rot, auch wenn die Farbtempertaur der Sonne im Tagesverlauf wechselt Ein Stuhl bleibt für uns ein Stuhl, gleichgültig, ob er 3, 4 oder 5 Beine hat, gepolstert ist oder nicht, Armlehnen hat oder nicht.

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Was sind Wahrnehmungskonstanzen? 2
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Was ist das Gemeinsame an diesen Beispielen?
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Dinge werden trotz Veränderung als invariant wahrgenommen
Invarianz bedeutet nicht 100% Konstanz; aber wesentliche Merkmale bleiben konstant

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Wir unterscheiden zwischen Objekt-Konstanz und Eigenschafts-Konstanz:
● ●

Objektkonstanz: Ein Objekt wird trotz physikalischer Transformationen als invariant wahrgenommen Eigenschaftskonstanz: Objekt-Eigenschaften werden trotz physikalischer oder physiologischer Transformationen als invariant wahrgenommen.

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Was sind Wahrnehmungskonstanzen? 3
●

Was bedeutet „physikalische / physiologische Transformation“?
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Entweder werden die Objekte selbst physikalisch transformiert
z.B. beim Stuhl aus Eisen / Holz / Kunststoff usw.. W ir erleben dennoch „Objektkonstanz“

●
● ●

Oder Eigenschaften der Information über Objekte werden transformiert
z.B. geänderte Umgebungsbeleuchtung oder Raumposition ändert die verfügbare Information über Objekte W ir erleben dennoch Eigenschaftskonstanz.

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Größenkonstanz trotz variabler Entfernung 1
● ●

Rätsel oder Scheinrätsel? Frühe Forschung betrachtete nur den Sehwinkel als Größen-Information
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Sehwinkel = Winkel, den die Abbildung eines Gegenstands auf der Netzhaut einnimmt

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Der Sehwinkel eines Objekts ändert sich mit der Entfernung zum Auge
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Übliche Abbildung:

Weiteres Beispiel -->
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Größenkonstanz trotz variabler Entfernung 2
●

Die klassische Betrachtung ignoriert, dass meist neben dem Sehwinkel noch andere Größen-Informationen im Gesichtsfeld vorhanden sind
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v.a. auf dem Boden zwischen Auge und Objekt.

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Größenkonstanz trotz variabler Entfernung 3
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Alle realen Flächen haben eine Oberflächen-Struktur (Textur)
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Beispiele: Ackerfurchen, Asphalt-Straßen, Baumrinden, Teppichböden, Tischplatten, Glasflächen ...

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Die Textur verändert die Lichtreflexion systematisch Die Struktur des von Oberflächen reflektierten Lichts hängt ab von
● ● ●

Oberflächen-Textur Neigung der Fläche relativ zum Auge Entfernung zum Auge.
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Größenkonstanz trotz variabler Entfernung 4
●

Generell nimmt die Texturdichte mit zunehmender Entfernung vom Auge zu
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Ohne räumlichen Kontext sehen die drei Figuren unterschiedlich groß aus --> Im räumlichen Kontext (mit Textur / Perspektive) sind schwarze und rote Figur gleich groß.
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Größenkonstanz trotz variabler Entfernung 5
● ●

Generell: Räumlicher Kontext bietet Maßstab zur Größenschätzung Im gezeigten Beispiel ist Größenkonstanz kein Rätsel
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Es entstand, weil die real zur Verfügung stehende KontextInformation nicht berücksichtigt wurde Sehr große Gegenstände werden trotz Boden-Information mit zunehmender Größe überschätzt und ...

●

Allerdings:
● ●

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Größenkonstanz trotz variabler Entfernung 6
●

Es gibt Situationen, in denen die räumliche KontextInformation nicht ausreicht, um Größe und Entfernung zu schätzen:
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Flugzeuge am Himmel
keine Hintergrund-Textur

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Schiffe / Inseln auf dem Meer
für Menschen nicht ausreichende Textur-Information in der W asserfläche

●
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Blick vom Turm senkrecht in die Tiefe
Grund unklar; möglicherweise zu wenig Tiefen-Information

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Darüber hinaus kann auch die Erfahrung mit bekannten Gegenständen die Größenschätzung beeinflussen.
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Helligkeitskonstanz trotz variabler Beleuchtung 1
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Phänomen: Ein Blatt Papier bleibt konstant hell, wenn wir es vom (hellen) Wohnzimmer in den (dunkleren) Keller tragen
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Physikalische Variation: Intensität der Umgebungsbeleuchtung

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Weshalb bleibt die wahrgenommene Helligkeit des Papiers trotz Variation der physikalischen Umgebungsbeleuchtung konstant?

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Helligkeitskonstanz trotz variabler Beleuchtung 2
● ●

Helligkeit ist das psychologische Korrelat der physikalischen Licht-Intensität Dabei müssen wir zwischen selbst-leuchtenden und reflektierenden Flächen unterscheiden
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Helligkeit (lightness) ist bei reflektierenden Flächen das psychologische Korrelat der Reflektanz
Reflektanz = Luminanz / Illuminanz, d.h. hier reflektierte / einfallende Intensität

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Helligkeit (brightness) ist bei selbst-leuchtenden Flächen das psychologische Korrelat der Intensität des in die Augen fallenden Lichtes (Luminanz).

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Helligkeitskonstanz trotz variabler Beleuchtung 3
●

Beispiel: Zwei Papierflächen mit gleicher Reflektanz (je 0.8) werden von 2 unterschiedlich starken Lampen angestrahlt
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Die Papiere sehen gleich hell aus.

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Helligkeitskonstanz trotz variabler Beleuchtung 4
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Wenn Helligkeit im Fall des Papiers das psychologische Korrelat der Reflektanz ist, gibt es kein Rätsel:
● ●

Die physikalische Reflektanz des Papiers bleibt beim Wechsel der Umgebungsbeleuchtung konstant Also bleibt auch die Helligkeit des Papiers konstant trifft diese Erklärung nicht auf Helligkeitskonstanz von 3DObjekten zu -->

●

Allerdings ..
●

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Helligkeitskonstanz trotz variabler Beleuchtung 5
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Die nebenstehenden Objekte werden von der Seite beleuchtet
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● ●

Wir erkennen, dass die Beleuchtung von rechts kommt
Schatten nach links rechte Seite heller als vorn

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Trotz unterschiedlicher Reflektanz der Teilflächen nehmen wir das „Schachbrett“ als gleichmäßig hell eingefärbt wahr Wichtig ist hierbei die „Erkenntnis“ der dreidimensionalen Anordnung
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Helligkeitswahrnehmung ist offenbar von Formwahrnehmung abhängig.
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Helligkeitskonstanz trotz variabler Beleuchtung 6
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Ernst Mach (ca. 1870) stellte fest, dass sog. „höhere Prozesse“ (wie Raumwahrnehmung) Einfluss auf sog. „niedere Prozesse“ (wie Helligkeitswahrnehmung) haben können:
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Beispiel: Helligkeitswahrnehmung einer Visitenkarte 3D vs. monokular reduziert -> In der 3D-Darstellung sehen wir ein 3DObjekt (Visitenkarte) mit konstanter Helligkeit, von links beleuchtet Wird die 3D-Information verdeckt, sehen wir zwei unterschiedlich helle Flächen

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●

●

Helligkeitskonstanz ist von der Raumwahrnehmung abhängig.

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Keine Helligkeitskonstanz trotz konstanter Illuminanz
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Ein Beispiel, in dem es keine Information über die räumliche Lage gibt: Der springende graue Balken ist gleichmäßig gefärbt Er ändert seine HelligkeitsVerteilung in Abhängigkeit vom Umfeld (in derselben Raum-Ebene)
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● ●

● ●

Hier wirkt ein Kontrast-Effekt:
Im hellen Umfeld wirkt der Balken dunkler Im dunklen Umfeld wirkt er heller.

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Farbkonstanz trotz variabler Lichtfarbe 1

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Die Lichtfarbe (Farbtemperatur) des Tageslichts verändert sich im Verlauf des Tages
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Morgens und abends eher rötlich, mittags eher blau

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Dennoch erscheinen die Farben von Objekten weitgehend konstant Die Farbkonstanz halt eine ähnliche Ursache wie die Helligkeitskonstanz:
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Der Farb-Eindruck ist nicht nur von der Wellenlänge der Objekt-Reflektanz abhängig, sondern auch von der benachbarter Objekte und der Illuminanz (Beleuchtungsquelle).

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Farbkonstanz trotz variabler Lichtfarbe 2
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Beispiel:
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Das obere Foto wurde durch einen Blitz beleuchtet (neutral/bläulich) Das untere nur durch eine Kerze (rötlich) Der Weißabgleich wurde konstant gehalten

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● ●

In beiden Fällen erscheint der Helm weiß Wenn wir das Umfeld maskieren, sehen wir, dass der obere Helm blauweiss und der untere rotweiss ist.
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Farbkonstanz trotz variabler Lichtfarbe 3
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Allerdings haben auch kognitive Faktoren Einfluss auf die Farbkonstanz:
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● ● ●

Adaptation an die Beleuchtungsfarbe:
Bei längerer Exposition adaptieren die Farb-Rezeptoren und feuern weniger intensiv Derzeit sind Sie an diesen durch Kunstlicht erleuchteten Raum adaptiert Beim Herausgehen auf den Tageslicht-Flur werden Sie eine Farbänderung bemerken, aber bald wieder adaptieren

●
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Gedächtnisfarben:
Unser W issen (z.B. um rote Tomaten und gelbe Bananen) trägt dazu bei, dass sehr gut bekannte Objekte auch bei leicht geänderter Beleuchtungsfarbe in der bekannten Farbe erscheinen.
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Formkonstanz trotz variabler Orientierung 1

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Trotz bestimmter Veränderungen des Netzhautbildes wird ein Objekt mit konstanter Form wahrgenommen
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Veränderungen: Beobachtungs-Perspektive oder Lage des Objekts im Raum

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Formkonstanz trotz variabler Orientierung 2
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Formkonstanz ist um so deutlicher ausgeprägt, je mehr Informationen über die Raumlage (z.B. Neigung) des Objekts zur Verfügung stehen

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Formkonstanz trotz variabler Orientierung 3
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Bestimmte Variablen bleiben trotz Transformation invariant:
● ● ●

Rechteckigkeit (in der perspektivischen Darstellung) Längen-/Breiten-Verhältnis Räumliche Orientierung

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Diese Invarianzen werden in der 3D-Darstellung automatisch erkannt und führen zur Formkonstanz Allerdings kann auch die Erfahrung mit bekannten Gegenständen die Formwahrnehmung beeinflussen.

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Geschwindigkeitskonstanz trotz variabler retinaler Geschwindigkeit 1
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Auch Geschwindigkeitswahrnehmung ist relational:
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Wir sehen Geschwindigkeit meist in Relation zu anderen Objekten
z.B. dem (texturierten) Erdboden, feststehenden Objekten usw.

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Die wahrgenommene Geschwindigkeit hängt ab
● ● ●

von der retinalen Objekt-Geschwindigkeit, der retinalen Geschwindigkeit anderer Objekte in der Nähe und der räumlichen Anordnung.

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Geschwindigkeitskonstanz trotz variabler retinaler Geschwindigkeit 2
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Ohne Hintergrundtextur oder Vergleichsobjekte hängt die Geschwindigkeitswahrnehmung nur von der retinalen Geschwindigkeit ab
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Beispiel: ..................................................................
Auto_Bewegung_1.swf

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Mit Hintergrundtextur können unterschiedliche retinale Geschwindigkeiten als konstant wahrgenommen werden
● ●

Beispiel: ................................................................... Hier wird die retinale Geschwindigkeit in Relation zur Entfernung der Objekte gesetzt.
Auto_Bewegung_Konstanz.swf

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Geschwindigkeitskonstanz trotz variabler retinaler Geschwindigkeit 3
●

Weiteres Beispiel:
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Zwei DuploMänner bewegen sich mit konstanter Geschwindigkeit in unterschiedl. Entfernung Retinale Geschwindigkeiten sind unterschiedlich Bodentextur erlaubt Skalierung der Objektgeschwindigkeit.

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Geschwindigkeitskonstanz trotz variabler retinaler Geschwindigkeit 4
●

Allerdings kann auch die Erfahrung mit bekannten Gegenständen die Geschwindigkeitswahrnehmung beeinflussen:
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z.B. werden LKWs bei gleicher realer Geschwindigkeit meist langsamer geschätzt als PKW.

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Lautheitskonstanz trotz variabler Entfernung 1
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Lautheit ist das psychologische Attribut der QuellenSchallstärke
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Sie hängt ab
von der Schallstärke der Schallquelle der Entfernung zum Ohr den Reflexionsbedingungen des Hörraums und Erfahrung mit Eigenschaften der Quelle

● ●

Lautheitskonstanz bezeichnet den Eindruck konstanter Quellen-Lautheit trotz variabler Entfernung zur Quelle Zur auditiven Entfernungs-Wahrnehmung nutzt das Gehör die Schall-Reflexionen des Raumes
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Verhältnis direkter/reflektierter Schall wird mit zunehmender Entfernung kleiner.
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Lautheitskonstanz trotz variabler Entfernung 2
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Beispiel 1:
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Ein „Knackfrosch“ aus 50, 100, 200 cm Distanz im Wohnraum aufgenommen ................ Der Schallpegel am Mikrofon (Ohr) vermindert sich mit der Entfernung Die wahrgenommene Quellen-Lautheit bleibt relativ konstant Derselbe „Knackfrosch“ im reflexionsfreien Labor aus 50, 100, 200 cm Entfernung ..................................... Die wahrgenommene Quellen-Lautheit sinkt mit zunehmender Entfernung.
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● ●

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Beispiel 2:
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Lautheitskonstanz trotz variabler Entfernung 3
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Lautheitskonstanz zeigt sich v.a. dann, wenn Informationen über die Entfernung der Quelle vorliegen
●
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Auditive Entfernungs-Informationen ergeben sich v.a. aus dem Verhältnis zwischen direktem und reflektiertem Schall
Reflektierter Schall zeigt sich v.a. im Nachhall

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● ●

Bei Sprach-Schall spielen Erfahrungen mit Sprechweisen eine große Rolle
z.B. Flüstern (nah), Brüllen (weit entfernt) Dabei kann Lautheitskonstanz zusammenbrechen

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Liegen visuelle Entfernungs-Informationen vor, können sie die Lautheits-Beurteilung stark beeinflussen.

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Melodiekonstanz trotz variablem Grundton 1
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Wir erkennen eine Melodie in allen (üblichen) Tonlagen wieder
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Beispiel: original ..................................................................... Beispiel: 1 Ton höher .............................................................
Hier werden alle Tonfrequenzen verändert, aber Rhythmus und Relation der Tonhöhen zueinander bleiben konstant

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Beispiel: original in Moll .........................................................
Hier werden bestimmte Relationen der Tonhöhen verändert, aber der Rhythmus bleibt konstant

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Auch Veränderungen des Tempos und des Rhythmus sind in weiten Bereichen möglich, ohne das Wiedererkennen zu gefährden
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In diesen Fällen wird jedoch Melodiekonstanz stark durch unser W issen beeinflusst.
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Zusammenfassung
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Wir sprechen von Wahrnehmungskonstanz, wenn wir Dinge, Ereignisse oder deren Eigenschaften als konstant wahrnehmen, obwohl sie sich verändern Die wahrgenommene Konstanz kann hauptsächlich dadurch erklärt werden, dass die Dinge und Ereignisse nicht isoliert, sondern im Kontext mit ihrem Umfeld wahrgenommen werden
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Z.B. Objekt-Größe in Relation zur Entfernung, Objekt-Helligkeit in Relation zur Umfeld-Beleuchtung, Objekt-Form in Relation zur räumlichen Objekt-Lage usw. Fehlt Kontext-Information, wird Wahrnehmungskonstanz eingeschränkt oder ganz verhindert

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Allerdings können auch kognitive Faktoren die Konstanz beeinflussen.
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Danke für die Aufmerksamkeit !

Rainer Guski
http://eco.psy.ruhr-uni-bochum.de/download/AllgPsy1/Konstanz.pdf
Email: Rainer.Guski@rub.de


								
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