图片和虚拟现实场景中对物体空间编码的差异


Spatial coding for memory-guided reaching in visual and pictorial spaces

论文作者:Karimpur, H. , Eftekharifar, S. , Troje, N. F. , & Fiehler, K.

期刊:Journal of Vision(2020)

想象看着一张城市街道的照片,然后去理解它的几何关系以及拍摄主体之间的空间关系,我们通常会采用照片拍摄的视角来替代我们和图片中物体的真实视角,同时照片采取的拍摄视角也不会因为我们的移动而产生改变。而在现实世界中我们的身体占据一个真实位置,处理的是我们和现实物体之间真实的关系。我们对照片中描绘的空间和现实中我们所在空间的处理方式存在差异。

对单个物体进行研究时,发现人类的大脑在处理真实物体和以照片形式展现的同一个物体的方式存在差异(Freud et al., 2018)。而在多个物体构成的空间中,Troje在19年发现观察者在照片空间之中的真实位置是模棱两可的,因此推测由于观察者无法准确的知道自己和照片中物体的空间关系,因此他对照片之中物体空间位置的记忆会更加的依赖于照片中物体之间的关系,而在现实的情况下,由于观察者自己有一个真实的位置,可以准确的知道自己和其他物体的关系,因此他会更加依赖于以自我为中心的方式记忆物体的空间位置。

以下的实验将对该推测进行验证。

介绍当前研究的目的、实验结果、(讨论)

实验一

刺激:本实验通过VR设备显示3种场景,第一个场景如下图Visual Space所示是一个由6个物体构建的早餐场景,第二个场景是场景1的图片显示如Pictorial Small所示,考虑到场景1和2物体大小差异对实验的影响,场景3使用了更大的图片如Pictorial Large所示。

本实验采用memory-guided reaching task,是一个3(场景:Visual Space,Pictorial Small,Pictorial Large)×3(测试序列移动方式:不移动,整体左移,整体右移)的实验设计。实验首先呈现先前构建的不同场景,被试需要记忆这6个物体的深度位置,接着显示200ms的遮挡和1800ms的空屏延迟,然后 除了目标对象外,所有对象都重新出现并在1000ms内保持可见,然后再次消失,在听到声音信号后,被试操纵VR设备将手放到空桌子上原本记忆序列中目标对象所在的深度位置。实验流程如下图所示:

结果
为了分析被试在不同场景下,记忆目标物体深度位置时对场景中其他物体的依赖程度,计算了异源信息权重,其数据结果如下图所示。表明3个场景中,被试对目标物体深度位置的记忆都显著的依赖于场景中其他物体的位置信息,且VR现实场景相较于图片场景,被试对目标物体深度位置的判断更加依赖于场景中其他物体的位置。

实验二

由于实验一构建的图片场景,相较于现实场景会有更多的无关稳定的位置线索(图片的白色边框),这可能减少了被试对图片中其他物体位置的依赖,从而导致图片的异源信息权重降低,为了排除该假设的影响,在实验2对图片场景进行了调整,调整后的场景如下图所示:

实验2的结果和实验一致,表明排除了无关白色边框线索的影响。该结果符合Klinghammer2015年的研究发现:无关可靠的位置信息不对物体位置的判断产生影响。

总结

本研究结果总结:不管是在VR图片测试还是VR现实测试,相关物体对目标物体深度位置的判断都会产生显著的影响,但是图片测试中相关物体对目标物体深度位置判断影响显著小于现实场景。
但是,本现实的结果和预期相反,实验结果表明在现实场景下,被试对目标物体深度位置的判断比在照片场景下更加依赖于场景中其他物体的位置,作者猜相对于照片平面的典型观察者位置(照片拍摄视角符合被试实际观察的视角)可能导致了对相关物体位置信息依赖程度的变化,这一猜测需要进一步测试,以了解这种典型的观察者位置是否存在,以及它们是否实际影响空间编码。

本文介绍的研究:Karimpur, H. , Eftekharifar, S. , Troje, N. F. , & Fiehler, K. . (2020). Spatial coding for memory-guided reaching in visual and pictorial spaces. Journal of Vision, 20(4), 1.

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