Общая психология_лекции. ОП_Семинар_2_2. Семинар восприятие пространства, движения и времени. Восприятие пространства и глубины. Восприятия времени и движения. Основная литература Общая психология в 7 т
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
Глава 5 восприятия пространства • Окуломоторные признаки • Аккомодация • Конвергенция • Бинокулярная диспаратность • Стереоскоп • Стерео- граммы Юлеша • Стерео- псис • Гороптер • Знакомый размер • Моноку- лярный параллакс движения • Изобразительные признаки • Наложение или перекрытие • Линейная перспектива • Воздушная перспектива • Гра - диент текстуры • Относительный размер • Высота расположения объекта в поле зрения • Распределение света и тени • Классификация зрительных признаков В данной главе мы рассмотрим классическую проблему психологии восприятия — восприятие пространства. Классическую по многим причинам. Во-первых, она является принципиальной при обсуждении вопросов о том, что такое ощущения и чем они отличаются от образов восприятия, и почему последние являются результатом активного позна- вательного взаимодействия с окружающим миром, а не его чувственной копией. Во-вторых, потому, что ей было посвящено большое количество интереснейших исследований, выполненных выдающимися психоло- гами, и получено множество блестящих результатов. И в-третьих, по- тому, что эта проблематика до сих пор остается актуальной. В контексте уже не раз упоминавшегося вопроса К. Коффки о том, по- чему мы воспринимаем мир таким, каким мы его воспринимаем, про- блемы восприятия пространства становятся особенно явными. Почему мы реально видим и слышим мир объемным, воспринимаем себя и окру- жающие нас предметы в трехмерном пространстве, в то время как наш рецепторный аппарат представляет собой плоскую поверхность сетчатки или кортиева органа? Каким образом наше восприятие создает трехмер- ный перцептивный образ из его принципиально двумерной сенсорной основы? Проблематичность ситуации на примере зрительного восприя- тия глубины показана на рис. 65. Видно, что поскольку точки А1, А2 и АЗ расположены на одном зрительном направлении, а точки Bl, В2 и ВЗ — на другом, то положение их проекций на сетчатке может однозначно от- ражать лишь расположение воспринимаемого объекта в пространстве, но не его удаленность от наблюдателя. 187 а б Рис. 65. Проблема неоднозначности вос- приятия глубины двух групп восприни- маемых объектов (А ь А 2 , А 3 И Б Ь Б 2 , Б 3 ) по их сетчаточной проекции (а и б) [27] В истории психологии предлагались различные ответы на эти во- просы, но почти все ученые приходили к двум основными точкам зре- ния: 1) сенсорная стимуляция, попадающая на наши органы чувств, до- статочно богата для того, чтобы нести надежную информацию о третьем измерении и тем самым компенсировать утраченную информацию при проекции трехмерного физического пространства на двумерную рецеп- торную поверхность; 2) формирование адекватного трехмерного образа восприятия внешнего мира непосредственно связано с опытом восприя- тия этого мира человеком с особенностями его практической деятельно- сти. Фактически, как подчеркивали известные американские экспери- ментальные психологи Р. Вудворте и Г. Шлосберг, проблема зрительного восприятия пространства может быть выражена с помощью простой формулы, описывающей зависимость восприятия пространства от двух типов переменных: P=f(St, Sub), где Р — свойства перцептивного образа; St — зрительные характеристики стимуляции; Sub — свойства воспринимающего субъекта. Изучение вли- яния St-переменных на восприятие пространства приводит исследовате- лей к поиску той информации, которая заключена в характеристиках проксимального стимула, а акцентирование внимания на Sub- переменных — к изучению различных проявлений активности самого субъекта. Одним из первых, кто проводил эмпирические исследования зри- тельного восприятия пространства, был великий итальянский ученый и художник эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452 — 1519). По- добные исследования актуальны и спустя 500 лет [165]. 5.1. Зрительное восприятие пространства: субъектные признаки удаленности и глубины 5.1.1. Окуломоторные признаки Около 300 лет назад известный английский философ, аббат Дж. Беркли писал о роли двигательного опыта человека (в том числе движе- ний глаз) в зрительном восприятии пространства. Исследованиями пси- хологов и физиологов установлена роль дви 188 жений глаз в восприятии удаленности объекта от наблюдателя и воспри- ятии глубины. Их логика ясна и понятна: если движения глаз сопровож- дают наше восприятие, то не могут ли они как-то кодировать расстояние до объекта, т.е. быть признаками удаленности. Аккомодация. Фокусировка оптической системы глаза на объект осуществляется посредством изменения кривизны хрусталика или акко- модации (рис. 66). Чем ближе расстояние до объекта, тем сильнее сокра- щается цилиарная мышца, пропорционально изменяя кривизну хруста- лика. На расстоянии около 2 — 3 м и более эта мышца максимально рас- слаблена, на расстоянии 0,1 — 0,2 м — она максимально сокращена. Та- ким образом, в процессе фокусировки на объекте фиксации взора сте- пень сокращения цилиарной мышцы может кодировать абсолютную удаленность данного объекта в пределах от 0,1 до 3 м. Как подчеркивает Дж.Хохберг, данный механизм не очень точный и не очень быстрый [166]. Конвергенция. В процессе восприятия происходят содружествен- ные движения глаз, связанные с бинокулярной фиксацией взора на ка- ком-либо объекте. Это так называемые вергентные движения глаз. Про- цесс сведения оптических осей, сопровождающийся поворотом глазного яблока, называется конвергенцией, а разведение оптических осей — ди- вергенцией. Чем ближе объект фиксации, тем сильнее поворот глазного яблока внутрь (и сильнее напряжение внутренних прямых мышц глаз) и тем больше по величине угол конвергенции (рис. 67). Подобный принцип оценки абсолютной удаленности объекта, при- шедший из геодезии, называется триангуляцией. Он предполагает, что по степени сокращения мышц человек может оценивать угол конверген- ции и, зная расстояние между глазами (он привык в этому расстоянию), может «рассчитать» расстояние до объекта, делая то, что в геометрии называют решением прямоугольного Рис. 66. Отображение проекций трех различных точек в оптической сис- теме глаза. Световые лучи, идущие из точки В 2 , преломляются в хруста- лике и проецируются точно на сетчатку, давая четкое изображение. Лучи из точки В 3 идут под более прямым углом и фокусируются в соответству- ющей точке В 3 перед сетчаткой, они рассеиваются и образуют на сетчат- ке размытое пятно. Лучи от точки В 3 собираются в теоретическом фокусе за сетчаткой, также оставляя на ней размытое пятно [27] 189 Рис. 67. Сведение оптических осей глаз на близкий (справа) и далекий (слева) объекты треугольника (рис. 68). А именно: по известной величине одного катета треугольника и двум его углам вычисляется второй катет. Как показывают современные исследования, аккомодация и конвер- генция не являются «сильными» зрительными признаками, т.е. не спо- собны точно кодировать информацию об абсолютной и относительной удаленности воспринимаемых объектов [73; 135; 166]. Тем не менее име- ющиеся экспериментальные данные не вполне соответствуют друг другу и носят противоречивый характер. Это связано прежде всего с методиче- ской сложностью подобных исследований, поскольку при эксперимен- тальном изучении влияния какого-либо одного зрительного признака очень сложно исключить влияние других. Бинокулярный параллакс 1 или бинокулярная диспарат- ность 1 2 3 . При бинокулярном зрении всегда присутствует надежный зрительный признак (оптический по своей природе) относительной уда- ленности двух объектов — бинокулярный параллакс или диспарат- ность. Дело в том, что, в силу пространственной разнесенности наших глаз, монокулярные поля зрения значительно перекрываются, но проек- ции объектов, попавших в эту зону перекрытия, не являются идентич- ными. Когда мы конвергируем глаза на одном объекте (точке бификса- ции), то его проекции попадают на парные или корреспондирующие точки сетчаток (рис. 69). Однако все точки, расположенные дальше или ближе точки фиксации (на рис. 69 это точка Р), попадают на некорре- спондирующие точки сетчатки, что является отражением диспаратно- сти, т.е. факта попадания их проекций на непарные точки сетчаток. Дис- парат- 1 В контексте зрительного восприятия термин параллакс означает изменение положе- ния объекта. 2 По-видимому, идея о том, что оба глаза видят окружающий мир по -разному (в этом, собственно, и заключается смысл слов бинокулярный параллакс) и это позволяет нам ви- деть его рельефно, принадлежит гениальному Леонардо да Винчи. 3 Более корректно это понятие называть абсолютной диспартностью, в отли чие от так называемой относительной диспаратности, оцениваемой как разность абсолютных дис- паратностей между точкой бификсации и двумя другими точками. 190 Рис. 68. Оценка абсолютной удаленности объекта с по - мощью принципа триангуляции: О — объект фиксации взора; Л и П — левый и правый глаз; ZC, и ZC n — углы конвергенции левого и правого глаза, со - ответственно; ZC равен сумме углов конвергенции и харак- теризует величину совместного поворота обоих глаз; Р — рас- стояние до объекта; 65 мм — средняя величина расстояния между оптическими центрами глаз [67] ность 3 (D) измеряется разностью углов конвер- генции на ближней и дальней точках, т.е. соот- ветствует изменению угла конвергенции при пе- реходе от точки бификсации (Р) к другой точке (Q). Положительные значения диспаратности со- ответствуют тем случаям, когда точка фиксации расположена ближе к наблюдателю, отрицатель- ные — когда дальше. Величина диспаратности пропорциональна величине отношения d/v\ т.е. О она растет при увеличении относительной удаленности и резко падает при увеличении абсолютной удаленности (см. рис. 69). Рис. 69. Демонстрация феномена диспаратности с помощью проекцион- ной схемы: Р — точка фиксации; Q — точка, расположенная от наблюдателя дальше, чем точка Р, D = Za - Z|3; d — глубина, или относительная удаленность; v — видимая удаленность 191 АБ Рис. 70. Схема зеркального стереоскопа Уитстоуна: 1 и 2 — зеркала, отражающие све- товые лучи от карточек, расположен- ных слева (3) и справа (4) от глаз испытуемого. Ход лучей в стереоско- пе от карточек до глаз обозначен стрелками. Пунктирные линии зада- ют положение объекта (буква Б, изображенная на карточках) в вир- туальном поле зрения испытуемого Таким образом, при бинокулярном зрении имеется надежный зри- тельный признак, кодирующий степень относительной удаленности объ- ектов в поле зрения — это величина бинокулярного параллакса, или дис- паратность. Знак диспаратности строго соответствует характеру располо- жения объектов — какой ближе, а какой дальше. Поэтому данный зри- тельный признак, кодирующий относительную удаленность объектов в поле зрения, считается одним из самых важных признаков, включенных в сложную систему психо-физиологических механизмов стереозрения. Строгие экспериментальные исследования роли диспаратности в вос- приятии глубины начались после изобретения английским физиком Ч.Уитстоуном в 1838 г. специального прибора — стереоскопа 1 . Он рас- суждал следующим образом: «Поскольку установлено, что мы восприни- маем трехмерный объект при посредстве двух неодинаковых изображе- ний, спроецированных объектом на обе сетчатки, возникает вопрос: ка- ков будет видимый результат, если каждому глазу будет предъявлена его плоская проекция, какая получается от него в этом глазу? Чтобы решить этот вопрос, необходимо изыскать способ спроецировать два изображе- ния, неизбежно находящиеся в разных местах, на одинаковые части обеих сетчаток» (цит. по: [28, 260]). Предложенная модель зеркального стереоскопа (рис. 70) позволяла предъявлять каждому глазу отдельные картинки с помощью света, отраженного от двух зеркал. Расстояние до зеркал подбиралось таким образом, чтобы человек не испытывал дис- комфорта при аккомодации и конвергенции глаз на близко расположен- ное изображение. Фактически появилась возможность моделирования процесса обычного бинокулярного видения предмета, расположенного перед наблюдателем, с помощью изменения величины диспаратности в строго контролируемых условиях. Именно результаты исследова 1 Ч.Уитстоуном был создан зеркальный стереоскоп. В эти же годы независимо от Ч.Уитстоуна был разработан другим английским физико м Д. Брюстером вариант стерео- скопа, основанного на использовании двух линз и призм. 192 ний Ч.Уитстоуна показали, что различие изображений, попадае- мых на оба глаза от одного и того же предмета, является основным фактором восприятия глубины (рис. 71). Блестящая демонстрация того, что наше восприятие глубины опреде- ляется величиной и знаком диспаратности, принадлежит венгерскому исследователю Б.Юлешу (1971). Он предъявлял испытуемому созданные с помощью компьютера случайно-точечные стереограммы (рис. 72). Они выглядят на рисунке как абсолютно идентичные изображения не- кого орнамента. Однако они разные, поскольку центральные части этих рисунков смещены относительно центра рисунка: на левом немного влево, на правом немного вправо. Таким образом, для центральной части рисунка создана искусственная диспаратность. При рассматривании этих стереопар через стереоскоп наблюдатель видит, что в центре ри- сунка появляется небольшой квадрат, который как бы парит над фоном, выступая вперед по направлению к его глазам. Если стереопары поме- нять местами, то наблюдатель увидит этот квадрат «вдавленным» в по- верхность рисунка, т.е. расположенным в глубине его. Такие опыты со стереограммами убедительно показывают, что человек может восприни- мать глубину на основании одного лишь признака — диспаратности, по- скольку в случайно-точечных стереограммах нет никаких иных изобра- зительных признаков глубины (см. об этом 5.2). По-видимому, это авто- матический и произвольно неконтролируемый процесс. Есть еще один способ испытать стереоскопический эффект, не ис пользуя стереоскоп. Можно воспользоваться специальным цветным изоб ражением, называемым анаглифом. Это особое изображение, на котором обе картинки, соответствующие левой и правой стереопарам, окрашены ■ Что мы видим в стереоскоп? D=+2 АБ А Б п 1 1 J 1, \/ Буква Б кажется расположенной позади буквы А ■ Что мы видим в стереоскоп? D=-2 А Б АБ Г") Буква Б кажется расположенной спереди буквы А Рис. 71. Изменение восприятия букв А и Б по глубине в зависимости от знака диспаратности (D = +2; D = -2) 193 Левое поле зрения Правое поле зрения 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 А А в в X 0 1 1 1 1 в А в А Y 0 1 0 0 1 А А в А Y 1 0 1 1 V 'В В А В X 0 1 1 0/ 4 1 1 0 1 1 0 1 1 / А 0 1 1 1 0 1 1 1 А 1 0 0 0 1 1 1 1 0 Центр левой стереопары смещается вправо б Рис. 72. Стереограммы Юлеша (а) и принцип их создания (б) в разные цвета (как правило, красный и зеленый) и напечатаны одна поверх другой с небольшим смещением (т.е. искусственно созданной диспаратно- стью). При обычном просмотре такого изображения оно кажется размытым, смазанным, как будто это дефект типографской пе чати. Но когда мы рас- сматриваем его через очки с цветными стеклами (для левого глаза — красное, для левого — зеленое), то каждый глаз видит только свое изображение: ле- вый — только зеленое, правый — только красное. Как результат — происхо- дит слияние таких диспаратных образов, и мы видим не плоскую и размы- тую, а четкую и объемную картину. 194 Точка Рис. 73. Теоретический гороптер: точки F и F', Р и Р' попадают на корреспондирующие точки сетчатки правого и левого глаза Дальнейшие экспериментальные исследования показали, что суще- ствует определенный диапазон изменения диспаратности (от ее нулевого уровня), в котором испытуемые не различают две точки как расположен- ные одна дальше другой, т. е. существует нижний порог восприятия глу- бины. Если величина диспаратности выше этого значения, то человек начинает чувствовать относительную удаленность одной точки от дру- гой, обе точки воспринимаются как два удаленных друг от друга объекта. При дальнейшем увеличении диспаратности чувство глубины увеличи- вается. Еще большее увеличение диспаратности приводит к двоению зрительного образа, или диплопии 1 , поэтому точки, находящиеся на зна- чительном расстоянии от точки фиксации, кажутся нам нечеткими, дво- ящимися. Анализ подобной перцептивной феноменологии показывает, что наша зрительная система способна объединять два различающихся (диспаратных) сенсорных потока в один слитый перцептивный образ. Сам факт слияния левого и правого поля зрения в единый образ, отме- ченный еще Леонардо да Винчи, называют фузией, а перцептивный ре- зультат и сам процесс чув- 1 В существовании диплопии легко убедиться следующим образом. Взяв в одну руку один карандаш, поместите его прямо перед собой и зафиксируйте на нем свой взор. Вто- рой карандаш, находящийся в другой руке, медленно перемещайте от себя, стараясь не переводить взор с кончика первого карандаша. В некото ром отдалении от первого каран- даша вы уже не сможете видеть второй карандаш так же четко, как и первый — он начнет двоиться. 195 Рис. 74. Форма эмпирического гороптера в зависимости от удаления точки фиксации от наблюдателя [73] ственного переживания глубины полу- чил название феномен стереопсиса. Геометрической моделью точек, име- ющих нулевую диспаратность, является окружность, проходящая через центры вращения обоих глаз и точку бификса- ции. Это геометрическое место точек, которые мы воспринимаем равноудален- ными, получило название теоретиче- ский гороптер (рис. 73). Экспериментальные исследования Г. Гельмгольца и К. Огла показали, что в связи с особенностью геометрии самих глаз форма эмпирическо- го гороптера зависит от расстояния до точки фиксации. С удалени- ем точки бификсации от глаз наблюдателя гороптер теряет кри- визну, при расстояниях свыше двух метров его кривизна меняет знак (рис. 74). Результаты варьирования величины диспаратности обнаружили це- лый ряд перцептивных феноменов восприятия глубины, которые опи- саны как зоны стереопсиса. Зона оптимального стереозрения была де- тально изучена и получила название зоны Панума, по имени немецкого физиолога П. Панума (1858). В этой зоне изменения диспаратности чув- ство стереопсиса максимально, зрительный образ обладает явной рель- ефностью и четкостью восприни Рис. 75. Области стереозрения: А — точка фиксации; сплошная линия — гороптер; пунктирные линии обозна- чают границы зоны оптимального стереозрения — зоны Панума 196 маемых деталей. По разным данным эта зона составляет 15 — 30 угловых мин относительно гороптера (рис. 75). После достижения некоторого критического значения, называемого порогом диплопии, наш образ начинает двоиться, но все равно мы продолжаем переживать чувство глу- бины. И наконец, после преодоления верхнего порога стереопсиса мы перестаем воспринимать слитный или фузи- рованный образ от двух дис- паратных изображений. Этот феномен называется бинокулярным сорев- нованием', мы можем видеть в стереоскоп поочередно то одно, то другое изображение или воспринимать довольно неустойчивую и постоянно ме- няющуюся картину, состоящую из некоторой композиции обоих образов. |