研究光的行为的科学是物理学的一门分支学科，l称为光学。根据普遍的物理学理论，l光由被称作光子的能量微粒组成，l这种能量微粒有时候作波浪式运动，l有时候作分子样运动。虽然对颜色视觉的讨论要涉及光子的波浪式运动，l但我们在此主要关注的是光子的分子样运动。

1.光与物体间的相互作用11单位时间内落到给定表面的可见光的数量即光子的数目被称为光的亮度。照明是指环境中的光照情况，l从分析的角度来说，l最简单的情形叫作点光源照明，l即在一个特定位置的单个点光源发出的光照亮了一个场景的情况。点光源照明导致了被照明物体后面产生了一定形状的阴影，l并且在被照明物体本身的某些表面上也留下了明显的阴影区。光常来自于漫射的照明，l在这种情况下，l光产生于一个相对大的空间区域。举例说明，l阴天的阳光几乎在整个天空中进行不规则的漫射，l所以几乎等量的辐射光从整个视觉系统上方的每处投射下来。在大多数情况下，l物体的表面将使撞击到上面的光子运动方式发生根本的变化。正是物体表面所致的光子运动方式的变化，l最终提供了形成对这些物体的视觉所需要的信息。

当光子与物体表面发生撞击时，l将会发生以下三个基本事件中的某一个，l即穿透物体表面、i被物体表面吸收或者被物体表面反射。在这些光子与物体表面的相互作用中，l反射对于视觉来说是最重要的。有两个原因：i首先，l物体表面与光的这种相互作用，l使反射后的光发生了改变，l所以，l反射后的光包含了物体表面的信息；其次，l反射后的光可以到达观察者的眼睛表面，l所以它能将物体表面的信息传递给视觉系统。未经反射的光对于理解视觉感知的某些方面也很重要，l如被吸收的光之于颜色视觉、i投射的光之于透明感知，l但是在这里，l我们将着重讨论反射光的光学信息。对于视觉来说，l头等重要的事实是光在周围空间环境中反射着，l而实际上周围空间环境是被来自四面八方的光所填充的，l正是这种复杂的光学结构使视觉得以发生。从某些方向来的光多于其它方向，l就能看到位于不同方向的不同的颜色的表面。从所有方向来的光都是等量的情况看起来就像一团无所不包的灰色迷雾。

2.光的环绕排列11视觉心理学的先驱James.J.Gilbson创立了一个概念——“光的环绕阵列(Ambient1Optic1Array，lAOA)”并用它来描述光所携带的视觉信息。AOA是指来自各个方向的、i朝向某一给定观察位点的光。称之为“环绕”是因为该观察位点事实上汇聚了所有方向射来光。意指如果你的眼睛处于此观察位点，l那么在每个方向上，l无论是环境物体表面的反射光，l还是直接从光源发出的光都可以被看到。视觉就是处于这种“观察位点”上，l因为环境中的物体表面把光进行了复杂的“环绕阵列”，l而这种“环绕阵列”也是有规律可循的，l就是AOA光学构成的这种规律性提供了促使视觉发生的信息。为了更全面的了解AOA的本质，l让我们来讨论一些实例。图16-4以模式图的方式显示了AOA的构成，l此AOA来自观察者在一间包括一把钥匙和一扇面朝树而开的窗户的房间里所获得的感知。请注意，l光从各个方向射向观察点。该点上所定义的AOA不依赖于处在该点的观察者而存在。图16-4A说明了观察者所看到的视图与AOA的关系：i眼睛从AOA中抽取了一个直接的子集。AOA的阴影部分目前不可见，l因为眼睛只承认从前面射来的光。图16-4B显示了将会进入处于该观察点上的观察者眼睛的光的模式结果，l描述了落到眼睛后部的光感受器细胞上的瞬时视觉图像。至少对于那一个即时的瞬间而言，l当时的AOA光学构成就是视觉的起始点。

图16-411AOA

[A.的眼睛处于某一给定位点，l眼睛将观察者前方的AOA抽取出来；B.被抽取出的AOA投射到视网膜上所形成的图像；C.如果观察者移动位置(如站立)，l被抽取的AOA将发生变化；D.AOA抽取的变化使视网膜上的投射图像亦发生相应变化(A和C援引自Gibson，l1979)]

由观察者位点变化引起的光学信息的变化突出了介于瞬时的静态AOA和短暂延续的动态AOA之间的非常重要的差别。然而，l静态的AOA的特征可以通过朝观察位点汇聚的光的模式鉴别出来，l动态AOA的特征只有通过随着时间推移变化的光的视觉流动来鉴别。因此，l动态的AOA向观察者提供了一个额外的随着时间推移而展示的空间某个方向上的附加信息。这一点对于许多感知现象是很重要的，l比如我们有能力感知环境的第三维(深度或与观察者相隔的距离)，l确定运动物体的形状，l感知物体运动时的轨迹。