图形的信息编码与表征

图形的信息编码与表征

http://www.psychcn.com/enpsy/200109/12493627.shtml

丁锦红林仲贤

中国科学院心理研究所(北京100101）

[摘要]图形的信息加工有别于其他视觉信息，主要体现在编码与表征两个方面。图形信息的编码方式和编码时间取决于图形的特征及其复杂性，在此基础上，研究者们分别提出了细节编码模型和范畴编码模型。图形信息表征的几种水平反映了图形信息的编码特性。图形的颜色和形状既可以联合表征，也可以分开表征，这取决于任务的要求。图形其他特征的表征形式还有待于进一步研究。

关键词图形，编码，表征，特征

分类号59.831

信息的编码与表征直接影响到信息的存储与提取。图形的信息加工与其他信息加工过程一样，首先必须接收信息，提取刺激的不同特征，对它们进行编码、表征，然后才能够进入记忆系统中。然而，图形信息有其独特性，所以其加工的内在过程也不相同。

1图形信息编码

视觉信息的编码类型有三种：一是Paivio提出的双重编码理论（dualcoding）。该理论认为，视觉系统有两个编码系统，它们分别对视觉空间信息（图形）和言语信息（词）进行加工。经双重编码的双重存储可以提高记忆成绩。二是由Anderson提出的共同编码理论，该理论认为所有的视觉信息都以抽象的形式存储在一个编码系统中。三是混合编码模型，它是结合上述两种模型对视觉信息进行编码。

1.1编码特点

信息编码是以编码特定性原则（encodingspecificityprinciple）为基础的[1]。该原则认为，学习项目被编码到记忆表征中，其中包含了编码过程中所有的额外信息。已被编码的回忆线索要比未被编码的线索更有利于回忆提取。在再认测验中，提取时的上下文联系与编码时的上下文联系越相似，则再认成绩越好。存储内容决定于知觉的内容以及对其

进行编码的方式，而存储的内容又决定什么样的提取线索对获得存储的内容更有效。虽然某一个线索在语义上与项目之间的联系紧密，但如果它未被编码，那么它也是一个无效的提取线索，因此，未被编码的项目信息不能作为提取的线索。编码特定性原则最早是针对语言信息加工而提出来的。后来，Hanna等[2]的研究证实了编码特定性原则不仅存在于语言

信息加工中，同样也存在于视觉信息加工中，即当学习和测验时的刺激相一致时，则再认准确率会更高。

在图形信息的编码方式上，一直存在着不同的看法。Snodgrass等[3]认为，图形的比较主要是比较两者的视觉相似性--视觉策略；而词的比较则主要是获得语义信息--语义

策略。两者是平行加工的，图形意义的转换不需要以言语为中介。从加工水平上讲，图形和其名称的加工有着本质的区别，意义加工与其外在的表征形式无关，因此，对图形的编码不涉及言语编码。图形记忆优于词的记忆并不是由于言语编码的参与而引起的，而是由于图形具有显著的视觉的和概念的特性。即使学习时是以图形方式呈现，而用词进行测验，被试仍然是用形象的和语义的方式对词进行编码，而不只是用与言语相关的方式对词进行重新编码。但Brandimonte[4]却认为，言语抑制会对易于命名的刺激的心理操作的成绩产生影响；而对难于命名的刺激的心理操作的成绩不产生影响。这说明，言语中介是发生作用的。Thompson等[5]的研究也表明，图形-声音相结合的条件下要比单通道加工条件下更有利于图形记忆。因此，图形加工中也并非绝对不存在言语编码，只是形象编码更具有优先性。

除编码方式外，编码时间也是一个重要的因素。Intraub[6]发现，图形的空间时间特性在图形呈现之后1000ms内就可以被编码，除非在此时间内出现了其它的记忆图形。图形的回忆和再认成绩都随图形呈现时间和图形之间的时间间隔的延长而提高，图形消失后，对图形的加工（复述或编码）仍然继续进行，这和对言语材料的加工很相似。一个图形包含许多特征，当呈现时间很短时，在每个连续的时间单元内对图形细节的编码概率是恒定的[7]。对细节编码的速度与该图形的信息区有着直接关系，当一个细节被编码之后，对它的记忆就不会受到目标的难度、呈现的时间或有无掩蔽刺激等因素的影响[8]。编码的时间可能会很短（400ms左右），它具有以下特点：①在一个常规注视点内可以对图形的一些特征进行编码；②注视时间取决于对图形某些特征进行编码所需的时间；③编码的特征越多，则图形再认的成绩越好；④对注视点内所包含的信息的编码顺序会固定不变。

1.2编码模型

1.2.1细节编码模型

这是一个由Loftus[8]提出的图形编码模型。该模型假设：被记忆图形的呈现时间为T，T可以被分割成长度为的一系列较小的时间单元，在每一个小单元内，都存在着观察者对图形细节进行编码的概率。假设有N个，即；那么，在T时间内，图形的某个细节被编码的概率为：（公式1），重新整理得到：（公式2），再经过取对数、移项得（公式3）。该模型有较强的预测性，的对数与呈现时间呈直线关系，直线的截距为零，斜率反应了细节编码的速度。但是，不可观察，所能观察到的是测验中的某个细节被命名的概率，用表示。等于的总和（是某个细节被命名的概率）。则是某一细节未被编码的概率。则有（公式4），表示偏差概率。将公式1代入公式4，整理并取对数得到以下公式：（公式5）。公式5表明，与呈现时间也是直线关系，斜率是作业成绩的参数；截距则是偏差参数。这个数量化模型能够说明图形编码阶段信息加工的

某些特性，对研究图形再认的各种特征具有积极作用。后来，Loftus等[7]通过进一步研究发现，模型中的、和等几个参数是可以估计的。这一模型可以用于检验许多其他独立变量对细节编码速度的影响程度，因为就可以表示细节编码的速度，它是可以很容易地被测量出来的。例如，一幅照片的值要比相应的速描的值大得多。

1.2.2范畴模型

Reinitz等[9]把启动研究中的叠加效应和乘积效应融合起来，提出了用于说明物体和场景编码的图形编码模型。该模型的基本假设如下：①范畴可以提高信息获取的速度，从已知范畴的图形中获得信息的速度要比从未知范畴的图形中获得信息的速度快；②在呈现时间相对短的条件下，也能够很快地从未被启动的图形中来识别范畴；③范畴识别不依赖于

以往的信息，一旦能够从后来的加工过程中获得图形的范畴时，它是怎样被识别的就不那么重要了。该模型认为，在不考虑目标是物体还是场景的情况下，视觉加工的目的只有两个：一是识别目标的范畴；二是把这一目标与该范畴中的其他样例区分开。例如，当我们看到一个苹果时，首先把它识别为一个苹果，然后，在有充分信息的情况下，把这一特定苹果与其他苹果区分开。由于启动可以为目标提供范畴的信息，被启动的目标包含了范畴的信息，因此，从被启动的目标中获得图形信息要比从未被启动的目标中获得图形信息容易。但是，这种编码的优势并不能永远保持下去，如果未被启动的图形的呈现时间足够长，也同样可以获得有关图形范畴的信息。一旦获得了范畴信息，对于被启动与未被启动图形的加工结果就没有甚么差异了，因为两者都是对已知的范畴进行表征。这一模型说明了在一定条件下启动对图形识别的影响。启动可以直接地激活特征觉察器，从而促进图形的知觉，影响早期的知觉加工；它还可以提供图形的范畴信息，所以，知觉与语义两个加工系统的联系是非常紧密的。

2图形的记忆表征

2.1形状与颜色的表征

Marshall等[10]认为，视觉系统对图形的表征有三种水平：①视觉编码水平；②物体编码水平；③命名或语义编码水平。在视觉编码水平上，主要是对图形的单个特征或特征组合进行表征。例如，颜色、形状、大小和位置等。颜色信息对物体的辨认具有重要的意义，正确的颜色会提高分类速度，相反，不正确的颜色则会降低分类速度[11]。在物体识别任务中，自然物体的颜色可以缩短反应时，而几何图形的颜色则不会使反应时降低。这是因为一个图形的颜色与其意义之间并没有天然的联系，而自然界中的一个物体则具有其特定的颜色，物体与颜色之间的联系比较紧密，所以颜色有利于自然界中的物体的识别[12]。总的来说，在以下的两种情况下，颜色对物体或图形的加工具有促进作用：①颜色与物体之间联系紧密；②有足够的加工时间，使得物体的加工不仅仅是停留在知觉水平上，而且达到了概念性的加工水平。

形状是图形的另一个重要特征。视觉系统对形状的加工是强制性的，形状被表征在一个知觉的框架中[13]。大脑是通过类似于主成份分析的方法来对两维图形的形状进行内部表征的[14]。这与高级视区的神经生理学研究结果相一致。

Price等[11]通过对脑损伤病例的研究推测，在对物体的视觉特性进行表征时，颜色和形状是被整合在一起的，激活适当的颜色表征，也可以产生与之联系的形状表征。对整体特征作加工时，能够激活已存储目标的表征[15]。看来，目标的表面特征的表征是相互联系的。但是，在搜索过程中，搜索单个特征的速度不能用来预测搜索几个特征组合的速度，这与格式塔中的整体与部分之间的关系类似。由于对单个特征和几个特征组合的加工过程是独立的、分开的，这样就形成了加工水平的分离，这两个表征的水平分别是特征的和特征组合的[16]。Hanna等[2]发现，颜色和形状是分开表征的，但是如果提出要求的话，视觉系统也

可以对颜色和形状信息进行整合，这种整合不是编码的自然结果，而是有意的和有策略的

反应。

2.2表征特性

对视觉事件相关电位（visualevent-relatedpotential）的研究发现，表象开始200ms后就进行刺激表征。表象和知觉是在视觉水平上进行交互作用的。这种交互作用可能发生于不

同阶段。若在早期阶段（特定通道对刺激的表征），则表象和知觉的加工是视觉的；若在知觉表征的后期阶段，则表象更加抽象。Homa[17]认为，在长时间间隔之后，图形记忆的表

征不是对共同的、主题信息进行编码，而是对非主题的模拟信息进行编码。图形不仅直接传递视觉信息，也传递符号信息。视觉刺激表征是知觉因素和概念因素同时作用的结果[9]。

虽然掩蔽图形会对图形的有意识表征产生影响，进而影响对图形的解释，但它不会阻碍知觉的加工。如果从视觉的短时记忆和长时记忆观点来分析，视觉短时记忆只能够保持图形的表面信息；而视觉长时记忆既可以保持图形的表面信息，也可以保持图形的抽象信息[18]。

3小结

图形信息的编码与表征是复杂的内部过程。编码的形式与信息的类型有密切关系，因为不同编码单元是以不同层次的图形信息为对象的。对于复杂图形来说，如果以图形的基本特征（如形状、颜色等）为编码对象，则可能就倾向于形象编码；而如果以图形的更高层的特征（如名称等）为对象，这种编码可能是抽象的。这两种编码过程之间存在一定差异，同时也具有明显的交互作用。在图形的信息编码过程中可能同样符合“经济原则”，即试图花费较少心理资源去获得较多信息。这种灵活性必然涉及到不同的编码方式，因此，图形信息的编码更倾向于混合编码。图形的表征受到编码特性的影响，它反映了编码的不同水平。图形的颜色和形状是可以分开表征的，至于图形的其他一些特征（如位置、大小、质地等）是否也可以分开表征呢？这个问题还有待于进一步研究。

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