Хрестоматия. Петухов. Том 3. Книга 2. Учебник по общей психологии, предназначено для проведения семинарских занятий по данному курсу и самостоятельного чтения
 Скачать 20.88 Mb.
|
|
158 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия Хотя параллакс движения и кажется сложным признаком, на самом деле он — тривиальный источник информации о взаимном расположении объектов в пространстве, когда перемещаются наблюдатель или/ и объекты. Он проявляется также и в ситуациях, когда голова наблюдателя относительно неподвижна, а окружающие объекты словно проносятся мимо, например при езде в автомобиле. Параллакс движения в подобных условиях схематически представлен на рис. 16. На рисунке изображено кажущееся перемещение окружающих объектов, когда наблюдатель смотрит на них из окна движущегося автомобиля. Если автомобиль едет влево, то наблюдателю, фиксирующему свой взгляд на точке F, кажется, что более близко расположенные объекты перемещаются вправо, в направлении, противоположном его движению, а объекты, расположенные позади точки фиксации взгляда, перемещаются влево, т.е. в том же направлении, что и он сам. Кроме того, объекты, расположенные на разных расстояниях от точки фиксации взгляда, перемещаются с разными скоростями. Воспринимаемая скорость движения объектов тем меньше, чем ближе к точке фиксации взгляда Fлежит объект (на рисунке это отражено длиной стрелок). Экспериментальное подтверждение Параллакс движения Существование параллакса движения легко доказать следующим образом. Закройте один глаз и расположите на линии взгляда один за другим два предмета, например два пальца, так, чтобы один был ближе к вам примерно на 10 дюймов (около 25 см), чем другой. Если, зафиксировав взгляд на более удаленном пальце, вы повернете голову, вам покажется, что палец, который ближе, перемещается в направлении, противоположном направлению движения головы. Если же вы зафиксируете взгляд на том пальце, который ближе, вам покажется, что более удаленный палец перемещается в том же направлении, что и ваша голова. Параллакс движения — относительное кажущееся движение объектов в поле зрения — является важным источником информации о глубине и удаленности и особенно эффективен в тех случаях, когда речь идет о таких ситуациях, как восприятие объектов, выступающих на фоне объектов, находящихся на заднем плане. Как станет ясно из материала следующего раздела (при обсуждении зрительно воспринимаемого обрыва), параллакс движения используется многими видами животных (включая и насекомых1) как очень важный признак, помогающий им избегать всевозможных углублений и обрывов. 1 См.: Srinivasan M.V. Distance perception in insects // Current Directions in Psychological Science. 1992. 1. P. 22-26. Шиффман X. Восприятие пространства… 159 Динамическая перспектива Описанные в предыдущей главе паттерны оптического потока <...> являются еще одним источником информации о глубине и удаленности, получаемой за счет движения. Вспомните, что паттерны оптического потока, создаваемые движением по направлению к поверхностям или параллельно им, дают информацию о скорости и направлении движения. В них также содержится информация об относительной удаленности объектов от движущегося наблюдателя. Дж.Дж.Гибсон назвал содержащийся в паттернах оптического потока источник информации о расстоянии, на котором находятся объекты, динамической перспективой (motionperspective). Например, когда наблюдатель приближается к фронтальной поверхности, он благодаря изменяющейся перспективе может оценить взаимное расположение объектов по отношению к нему1. Это чувство знакомо всем: где бы вы ни шли, вам кажется, что объекты, расположенные ближе к вам, проносятся мимо быстрее, чем более удаленные, создавая на сетчатке последовательность «проплывающих» или стремительно «текущих» друг за другом изображений и тем самым снабжая вас надежной информацией об относительной удаленности. Аккомодация Аккомодация была описана нами <...> как механизм образования на сетчатке четкого изображения в результате фокусировки хрусталика ресничными мышцами, получающими соответствующий сигнал от оку-ломоторной, или глазодвигательной, мышцы. Поскольку аккомодация при фокусировке взгляда на близлежащих объектах отличается от аккомодации при его фокусировке на удаленных объектах, окуломоторные сигналы (т.е. степень сокращения мышцы) могут служить источником информации о положении в пространстве того объекта, за которым ведется наблюдение. Поскольку «настройка» хрусталика определяется расстоянием, на котором находится объект наблюдения, аккомодация также может служить источником информации о глубине и удаленности. Следует, однако, помнить, что возможности аккомодации как источника пространственной информации весьма ограничены. Оценить с помощью аккомодации глубину и удаленность можно лишь в том случае, если расстояние, отделяющее наблюдателя от объекта, не превышает 2 м. Прежде чем перейти к обсуждению бинокулярных признаков, мы расскажем еще об одном, дополнительном, источнике информации, на этот раз — когнитивной природы, который также может вносить свой вклад в восприятие пространства, — о знакомом размере. 1 См.: Clocksin W.F. Perception of surface slant and edge labels from optical flow: A computational approach // Perception. 1980. 9. P. 253-271; McCleod R.W., Ross H.E. Optic-flow 160 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия Знакомый размер Когда мы смотрим на знакомые объекты, мы пользуемся не только их визуальными признаками глубины и расстояния, но и информацией невизуального характера, например представлениями об их величине и форме, приобретенными нами благодаря предшествующему опыту. Мы хорошо знаем размеры окружающих нас объектов и достаточно точно можем оценить их, основываясь на своих воспоминаниях. Хотя знакомый размер объекта и не является визуальным признаком глубины или удаленности в строгом смысле этого понятия, он может играть заметную роль в восприятии пространства, а вот ответить на вопрос, в какой мере мы используем подобную информацию, — непросто. Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что роль знакомого размера объекта в определении его кажущегося размера зависит прежде всего от условий, в которых ведется наблюдение. Возможно, что если суждения о размере знакомых объектов выносятся в обычных условиях наблюдения, при которых визуальные признаки четко выражены, информация о знакомом размере и не используется1. Когда же наблюдение за объектами проводится в неблагоприятных условиях, т.е. когда признаки затененности и светимости, а также удаленности выражены слабо или вовсе отсутствуют, знание размеров объектов, другими словами знакомый размер, может иметь важное значение для решения вопроса об их габаритах2. Иначе говоря, информация о величине объектов, основанная на предшествующем знакомстве с их аналогами, используется тогда, когда визуальные признаки удаленности либо выражены недостаточно четко, либо вовсе отсутствуют. При некоторых условиях привычный размер знакомого объекта влияет на восприятие его удаленности. В одном из своих опытов Эпш-тейн предъявлял испытуемым фотоизображения 10-, 25- и 50-центовых монет, которые, конечно, отличаются по величине, и это всем известно3. Однако втайне от испытуемых фотографии были трансформированы таким образом, что все монеты стали одинаковыми по величине, т.е. фотоизображение 10-центовой монеты было увеличено до размеров 25-центовой, а фотоизображение 50-центовой монеты уменьшено до того же размера. Фотографии предъявлялись испытуемым в условиях, при которых визуальные признаки были выражены нечетко (использование только 1 См.: Fillenbaum S„ Schiffman H.R., Butcher J. Perception of off-size versions of a familiar object under conditions of rich information // Journal of Experimental Psychology. 1965. 65. P. 298-303. 2 См.: Schiffman H.R. Size-estimation of familiar objects under informative and reduced conditions of viewing // American Journal of Psychology. 1967. 80. P. 229-235. 3 См.: Epstein W. The influence of assumed size on apparent distance // American Journal of Psychology. 1963. 76. P. 257-265; Epstein W. Varieties of perceptual learning. N. Y.: McGraw-Hill, 1967. Шиффман X. Восприятие пространства… 161 одного глаза, тусклое освещение и т.д.). Когда все фотографии предъявлялись с одного и того же расстояния (проекции образов всех монет на сетчатку одинаковы по величине), наблюдатели говорили, что 10-центовая монета находится ближе, чем 50-центовая монета (первая увеличена по сравнению с привычным размером, а вторая — уменьшена). Подобные результаты свидетельствуют о том, что при отсутствии достаточно четких визуальных признаков удаленности привычный размер знакомых объектов может влиять на суждение наблюдателя о том, на каком расстоянии они находятся1. Бинокулярные признаки Монокулярные признаки дают богатую пространственную информацию, и на базе монокулярного зрения могут выполняться многие операции, успех которых зависит от зрения. Однако восприятие пространственной информации от некоторых источников требует активности обоих глаз. Некоторые функциональные и структурные аспекты бинокулярного зрения описаны нами в предыдущих главах. Сейчас мы приступаем к описанию бинокулярных признаков — тех видов пространственной информации, которые могут быть получены за счет восприятия окружающей обстановки обоими глазами. Конвергенция Конвергенцией называется тенденция глаз к сближению при скоординированной фиксации на объектах, расположенных вблизи от наблюдателя (рис. 17). Объекты, расположенные далеко от наблюдателя, напротив, рассматриваются им таким образом, что линии взглядов обоих глаз практически параллельны. Поскольку конвергенция контролируется глазодвигательными мышцами, степень их напряженности может служить признаком глубины или удаленности: чем ближе объект, тем более они напряжены. Однако, как и аккомодация, конвергентные движения глаза в качестве источника информации о глубине или удаленности полезны только в тех случаях, когда речь идет об объектах, расположенных вблизи от наблюдателя. 1 См. также: Fitzpatrick V., Pasnak R., Tyier Z. E, The effect of familiar size at familiar distance // Perception. 1982. 11. P. 85-91; Gogel W.C, DaSilva JA. Familiar size and the theory of off-sixed perceptions // Perception & Psychophysics. 1987. 41. P. 318-328. 162 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия  Рис. 17. Конвергенция глаз: А - конвергенция глаз на близко расположенном объекте. Зрительные линии обоих глаз направлены внутрь; В - конвергенция глаз на удаленном объекте. Зрительные линии обоих глаз практически параллельны. Аккомодация глаз в этих различных условиях наблюдения тоже различна. В первом случае, А, хрусталики выпуклые, что соответствует близкому зрению, во втором случае, В, - относительно плоские Бинокулярная диспаратностъ Как правило, животные с фронтально расположенными глазами, и в первую очередь хищники и приматы, обоими глазами видят относительно большую часть поля зрения (т.е. у них относительно большие области бинокулярного перекрывания, см. рис. 16). Однако в пределах области бинокулярного перекрывания два глаза получают несколько отличные друг от друга изображения одной и той же объемной композиции. На рис. 18 схематически представлено различие в восприятии одного и того же объекта двумя глазами. У человека это происходит потому, что его глаза удалены друг от друга примерно на 2—3 дюйма (около 5—8 см). В том, что два изображения немного отличаются друг от друга, легко убедиться, если рассматривать какой-либо находящийся поблизости объект поочередно каждым глазом. В зависимости от местоположения точки фиксации взгляда поле зре^ ния одного глаза несколько отличается от поля зрения другого (рис. 19). Эта разница между двумя ретинальными изображениями называется бинокулярной диспаратностъю (или иногда — бинокулярным параллаксом). На рис. 20 изображено возникновение диспаратности в простых Шиффман X. Восприятие пространства... 163   Рис. 18. Разное восприятие клина двумя глазами Изображение трехмерного клина на сетчатке правого (А) и левого (В) глаз условиях, заключающихся в том, что наблюдатель рассматривает две линии, лежащие на разных расстояниях друг от друга. Способность зрительной системы использовать информацию, являющуюся следствием бинокулярной диспаратности, для определения того, насколько один объект более удален от наблюдателя, чем другой, впечатляет. Возможна идентификация такой разницы в удаленности двух объектов, которая соответствует сетчаточной диспаратности, равной 1 мк (микрон — 0,001 мм)1. Иными словами, обнаруживается даже равная 1 мк разница в положении образа объекта на левой и правой сетчатках. Если учесть, что ширина колбочек центральной ямки колеблется от 0,003 до 0,008 мм, это означает, что зрительная система может надежно обнаруживать сетчаточные диспаратности, которые значительно меньше диаметра большинства фоторецепторов сетчатки! Описанный ниже эксперимент доказывает, что бинокулярная дис-паратность придает бинокулярному зрению необыкновенную ценность. Рис. 19. Схематическое изображение полей зрения каждого глаза (заштрихованные участки) и области бинокулярного перекрывания (центральный белый участок). Обратите внимание на то, что участок, видимый одним глазом, не совпадает полностью с участком, видимым другим глазом. Центральный белый участок — бинокулярное поле зрения 1 См.: YellottJ.I. Binocular depth inversion // Scientific American. 1981. 245. P. 148-159. 164 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия  Рис. 20. Восприятие относительного расстояния между двумя объектами на основании информации, являющейся следствием бинокулярной диспаратности Как следует из проекций, представленных в двух квадратах, восприятие относительного расстояния между двумя линиями является следствием небольшой диспаратности расстояний между изображениями линий на сетчатке правого и левого глаза (т.е. расстояний между а и 6). На сетчатке правого глаза расстояние между изображениями линий больше. Иными словами, расстояние Ьа на сетчатке правого глаза больше, чем расстояние bа на сетчатке левого глаза. Разница между этими расстояниями определяет степень бинокулярной диспаратности. Общее правило таково: чем больше расстояние между объектами, тем больше и диспаратность. Экспериментальное подтверждение Оценка глубины на основании бинокулярной диспарантности Рассмотрим на практическом примере, с какой точностью можно оценить глубину на основании бинокулярной диспаратности. Если вы возьмете два каких-либо вертикальных предмета, например два карандаша, по одному в каждую руку и будете держать их на расстоянии вытянутой руки, причем один из них будет на 1 мм ближе к вам, чем другой, вы сможете определить даже такую незначительную разницу. Роль бинокулярной диспаратности станет очевидной, если, выполняя этот эксперимент, вы закроете один глаз. Вы сразу же поймете, что оставшихся в вашем распоряжении монокулярных признаков недостаточно для того, чтобы обнаружить разную удаленность от вас двух карандашей. Чтобы Шиффман X. Восприятие пространства... 165 понять, насколько важна бинокулярная диспаратность, достаточно, прикрыв один глаз, попытаться вдеть нитку в иголку. В следующем подразделе мы продолжим рассмотрение роди бинокулярной диспаратности в восприятии пространства вообще и в восприятии глубины и удаленности в частности. Корреспондирующие точки сетчаток и гороптер Более глубокий анализ диспаратности как источника информации о глубине и расстоянии может быть сделан на основе некоторых фундаментальных принципов физиологической оптики. Когда взгляд зафиксирован на небольшом объекте, его изображение проецируется на центральные ямки обеих сетчаток. Однако будет виден только один объект, поскольку оба глаза конвергированы и проецируют объект на идентичные, или корреспондирующие, участки обеих сетчаток. Это значит, что если можно было бы совместить две сетчатки со спроецированными на них изображениями так, чтобы совпали обе центральные ямки, то совпали бы и оба изображения объекта, на котором зафиксирован взгляд. Участки сетчаток, идентичные для обоих глаз, называются корреспондирующими точками сетчаток. Образы тех объектов, на которых взгляд не фиксируется, но которые находятся примерно на том же расстоянии от наблюдателя, что и объект, на котором зафиксирован его взгляд, тоже будут проецироваться на идентичные, или корреспондирующие, точки обеих сетчаток. Эти образы будут «слиты» друг с другом, и каждому объекту будет соответствовать сингулярное изображение. Для каждого расстояния от наблюдателя до объекта и степени конвергенции существует определенный ряд пространственных точек, проецируемых на корреспондирующие места обеих сетчаток. Объект, лежащий в любой из этих пространственных точек, виден в единственном числе и воспринимается наблюдателем как лежащий на том же расстоянии от него, что и тот объект, на котором зафиксирован его взгляд. Если мы графически обозначим все точки пространства, соответствующие объектам, видимым при одинаковой высоте фиксации взгляда и конвергенции, и спроецируем их на соответствующие точки сетчатки, то получим поверхность, называемую гороптер (рис. 21). Гороптер — это воображаемая, или виртуальная, проходящая через точку фиксации взгляда искривленная поверхность, проекции всех точек которой попадают на корреспондирующие точки сетчаток обоих глаз и вызывают ощущение единичного объекта. Однако объекты, не лежащие на гороптере, соответствующем определенному положению глаз, вызывают диплопию, или двойное видение, поскольку они стимулируют диспа- 166 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия  Рис 21. Гороптер и фузионная зона Панума (ФЗП) соответствующие определенному положению глаз Гороптер представляет собой воображаемую поверхность, являющуюся совокупностью точек пространства, изображения которых проецируются на корреспондирующие точки сетчаток и вызывают впечатление единичного объекта. Так, изображения точек X, Yи Zпроецируются на корреспондирующие точки обеих сетчаток, и каждая из них воспринимается как сингулярный объект. Несмотря на то, что образы пространственных точек, лежащих внутри ФЗП, не попадают на корреспондирующие точки сетчаток, эти образы тоже будут сливаться и точки будут восприниматься как единичные объекты. Пространственные точки, не лежащие на гороптере (и не вписывающиеся в границы ФЗП), будут вызывать двойное видение (двоение). Объекты, расположенные дальше точки фиксации взгляда (т.е. дальше, чем гороптер и ФЗП), воспринимаются в виде двойственных изображений неперекрестного характера (см. ниже), а объекты, расположенные ближе гороптера и ФЗП, — в виде двойственных изображений перекрестного характера. Гороптер и связанная с ним ФЗП зависят от расстояния фиксации взгляда и от окулярной конвергенции, так что разным положениям глаз соответствуют разные гороптеры и разные ФЗП ратные, или некорреспондирующие, точки сетчатки. Иными словами, объекты, расположенные ближе или дальше точки фиксации взгляда, проецируются на не соответствующие друг другу участки двух сетчаток, что и приводит к диспаратности и двойному видению. Шиффман X. Восприятие пространства... 167 Исключением из этого общего правила являются те некорреспондирующие точки сетчаток, которые представляют собой образы точек пространства, лежащих в пределах узкой горизонтальной полосы, окружающей гороптер. Этот участок, показанный на рис. 21, называется фузионной зоной Панума (ФЗП) (по имени датского физиолога, который первым указал на его важность). Пространственные точки, стимулирующие несоответствующие точки сетчаток, но лежащие внутри ФЗП, тоже сливаются в сингулярное изображение. Иными словами, ФЗП представляет собой небольшую зону, окружающую гороптер, соответствующий совершенно определенному расстоянию между объектом и наблюдателем, ретинальные изображения точек которой сливаются, хотя им и присуща некоторая диспаратность. Пространственные стимулы, располагающиеся внутри ФЗП, воспринимаются как единичные объекты, которые кажутся наблюдателю лежащими на несколько ином расстоянии от него, чем объект, на котором зафиксирован его взгляд. Обобщая изложенное выше, можно сказать, что для данного расстояния от наблюдателя до объекта, на котором зафиксирован его взгляд, существует область пространства, дающая слитные, сингулярные изображения и окруженная участками двойного видения. На каком бы объекте ни был бы зафиксирован наш взгляд, образы других объектов, находящихся на одинаковом с ним расстоянии, проецируются на соответствующие точки обеих сетчаток, и каждый из этих образов создает впечатление сингулярного объекта; объекты, находящиеся на другом расстоянии от наблюдателя (и лежащие вне ФЗП), проецируются на некорреспондирующие точки сетчаток, в результате чего возникает эффект двойного видения. Каждой точке фиксации взгляда соответствует свой гороптер: только объекты, расположенные на одном и том же расстоянии от наблюдателя и требующие одинаковой конвергенции, дают сливающиеся образы и воспринимаются наблюдателем как сингулярные. Иными словами, для каждого расстояния от наблюдателя до объекта существует отдельный и определенный набор соответствующих точек сетчатки и свой собственный гороптер (наряду с примыкающей к нему ФЗП), и только объекты, изображения которых проецируются на эти корреспондирующие точки, дают сингулярные изображения. Эффект двойного видения, которое является результатом стимулирования некорреспондирующих точек сетчаток, может быть продемонстрирован следующим образом. Этот эксперимент обобщает некоторые рассмотренные выше положения. Если взгляд зафиксирован на более близко расположенном предмете, его образ проецируется на центральные ямки обеих сетчаток. Что же касается более удаленных предметов, на которых взгляд не фиксируется, то их образы проецируются на некорреспондирующие точки двух сетчаток и наблюдается эффект двойного видения. Однако — это на рисунке не показано, — когда взгляд фиксируется на более удаленном пред- 168 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия мете, более близко расположенный предмет будет восприниматься в двойном виде, причем двойственное изображение будет носить перекрестный характер. Дело в том, что характер двойственных изображений различен и зависит от того, где — за объектом, на котором зафиксирован взгляд, или перед ним — лежит объект, воспринимаемый в двойном виде. Двойственные изображения объектов, лежащих за точкой фиксации взгляда, — неперекрестные (неперекрестная диспаратностъ), а двойственные изображения объектов, лежащих ближе точки фиксации взгляда, — перекрестные (перекрестная диспаратностъ). Следовательно, особенность двойственных изображений — перекрестные они или неперекрестные — может служить признаком относительной удаленности (хотя, скорее всего, мы используем его бессознательно). Экспериментальное подтверждение Двойное видение и бинокулярная диспарантность Возьмите в руки два предмета и держите их так, как показано на рис. 22, Зафиксировав взгляд на более близко расположенном предмете, вы одновременно увидите его в одиночном виде и более удаленный предмет — в двойном. Это связано с тем, что образ более близко расположенного предмета проецируется на корреспондирующие точки центральных ямок (F) обоих глаз, а образ более удаленного предмета — на некорреспондирую-щие точки обеих сетчаток. На рис. 22 сплошными линиями обозначен свет, отражающийся от обоих предметов, а пунктирными — направления проецирования изображений более удаленного предмета, свидетельствующие о том, что он дает два отдельных образа, в результате чего и воспринимается в двойном виде.  Рис. 22. Двойное видение и бинокулярная диспаратность Шиффман X. Восприятие пространства... 169 Экспериментальное подтверждение |