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.
|
|
Бинокулярная диспаратность и фантомные образы Бинокулярная диспаратность и двойное видение могут быть использованы для создания удивительных эффектов, в чем вы сами можете легко убедиться, если выполните следующие инструкции. Расположите указательные пальцы перед лицом на уровне глаз на расстоянии, равном примерно 12 дюймам (около 30 см), таким образом, чтобы пальцы «смотрели» друг на друга и чтобы расстояние между ними было равно примерно 1 дюйму (2,54 см) (рис. 23, А). Зафиксируйте взгляд прямо перед собой на точке, расположенной за пальцами, на стене или какой-либо иной удаленной поверхности (на рисунке точка фиксации обозначена буквой X), Между пальцами появится фантомный плавающий предмет, по форме напоминающий сосиску (В). Стоит вам немного потренироваться, и вы, слегка смещая пальцы то вверх, то вниз, сможете наблюдать причудливые пространственные эффекты. Кроме того, немного приблизившись к поверхности, на которой зафиксирован ваш взгляд, вы увидите, что «сосиска» сморщивается. «Сосиска» — результат слияния левого и правого ретинальных изображений кончиков обоих пальцев. Это утверждение можно легко проверить. Для этого нужно попеременно моргнуть каждым глазом. При этом будет преобладать монокулярное зрение, и «сосиска» исчезнет. Но когда открыты оба глаза, два монокулярных образа сливаются, «сосиска» вскоре появляется снова1.  Puc. 23. Бинокулярная диспаратность и фантомные образы Итак, обобщая все вышесказанное, можно повторить, что до тех пор, пока взгляд наблюдателя зафиксирован на какой-либо точке данного гороптера, все пространственные точки, расположенные на таком же 1 См.: Sharp W.L, The floating-finger illusion // Psychological Review. 1928. 35. P. 171-173. 170 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия расстоянии от наблюдателя, проецируются на корреспондирующие точки обеих сетчаток и поэтому воспринимаются как сингулярные. Объекты, расположенные ближе или дальше гороптера (объекты, лежащие вне ФЗП данного гороптера), проецируются на некорреспондирующие точки сетчаток. Поэтому их образы не сливаются и они воспринимаются в двойном виде. Двойственные изображения объектов, лежащих перед гороп-тером, — перекрестные, а двойственные изображения объектов, лежащих за гороптером, — неперекрестные. Хотя паттерн двойственных изображений непосредственно зависит от положения объектов относительно гороптера, двойственные изображения объектов, на которых взгляд не фиксируется, как правило, подавляются и остаются незамеченными, исключение составляют лишь некоторые особые ситуации. Описанный ниже эксперимент с «фантомными образами» иллюстрирует эту мысль. Бинокулярная диспаратность и стереопсис Диспаратность образов, проецируемых на сетчатки обоих глаз, лежит в основе уникального явления, связанного с особым восприятием глубины и объема и называемого стереоскопическим зрением, или сте-реопсисом (от греческого слов stereos— твердый, объемный, пространственный и opsis— зрение). Одним из наиболее впечатляющих примеров стереоскопического зрения является восприятие эффекта глубины при просмотре слайдов с помощью такого знакомого многим оптического прибора, как стереоскоп, например стереоскопа марки View-Master. Первый стереоскоп был создан в 1838 г. английским физиком Чарльзом Уитстоуном (Wheatstone), который доказал, что при предъявлении каждому глазу отличающихся друг от друга незначительными деталями плоскостных изображений одной и той же сцены, называемых стереограмма-ми (стереопарами, или стереополуполями), возникает иллюзия объема. Популярный в середине и во второй половине XIX в. стереоскоп викторианского типа представлен на рис. 24, А, а примеры стереограмм — на рис. 24, Б и В. Итак, стереограммы — это парные картины, на одной из которых изображено то, что видит левый глаз, а на другой то, что видит правый. Когда слегка диспаратные картины, объединенные в пары надлежащим образом, рассматриваются через стереоскоп, сцена приобретает стереоскопическую глубину, т.е. создается полное впечатление единого объемного изображения, Принцип действия общеизвестного стереопроектора View-Masterаналогичен принципу действия стереоскопа; с его помощью зрителю предъявляются два разных изображения одной и той же сцены, сделанных стереофотоаппаратом, т.е. фотоаппаратом, имеющим два объектива, Шиффман X. Восприятие пространства… 171  Рис. 24. А — типичный переносной стереоскоп, с помощью которого глазам предъявлялись разные изображения. Это стереоскоп, созданный Оливером Уэнделлом Холмсом-старшим, отцом знаменитого члена Верховного суда; Б — три простые контурные стереограммы. Элементы парных фигур подобраны таким образом, что при их просмотре через стереоскоп и слиянии изображений виден один трехмерный объект. Фигуры на каждой стереограмме — изображения, которые были бы восприняты левым и правым глазами при их просмотре без стереоскопа; В — ранняя фотографическая стереограмма. При просмотре через стереоскоп левое и правое изображения проецируются соответственно на левый и правый глаза. При слиянии изображений воспринимается объемное изображение пейзажа, названное «Поэмой деревьев». Хотя оба изображения и кажутся идентичными, при внимательном осмотре обнаруживаются их незначительные различия. Стереограмма состоит из двух слегка отличающихся друг от друга фотографий одного и того же пейзажа, сделанных с позиций каждого глаза. Так, пейзаж, представленный слева, — это то, что видит левый глаз, а пейзаж, представленный справа, — то, что видит правый глаз. Незначительные отличия двух образов приводят к бинокулярной диспаратности, и когда они предъявляются с помощью стереоскопа отдельно каждому глазу, пейзаж приобретает объемность и глубину 172 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия расстояние между которыми равно расстоянию между глазами. Две фотографии, сделанные с помощью такого фотоаппарата, отличаются друг от друга настолько, насколько отличаются друг от друга левое и правое ретинальные изображения фотографируемой сцены. После того, как эти фотографии проявлены и каждая из них предъявлена с помощью стереопроектора соответствующему глазу (левый глаз должен видеть только фотографию, сделанную левым объективом, а правый — только фотографию, сделанную правым объективом), изображения сливаются и возникает поразительный стереоскопический эффект. В известных пределах впечатление объемности, или трехмерной глубины, зависит от диспаратности двух изображений, предъявленных с помощью стереоскопа или стереопроектора, и оно тем сильнее, чем больше диспаратность. Это позволяет высказать принципиальное соображение, касающееся зависимости стереоскопичности зрения от расстояния между объектом и наблюдателем, пользующимся бинокулярным зрением. Как правило, зрительное восприятие близлежащих объектов требует большей конвергенции обоих глаз и приводит к большей диспаратности. Следовательно, чем ближе к наблюдателю расположен объект, тем сильнее проявляется стереоскопический эффект глубины. Например, если поднести ладонь совсем близко к лицу и начать рассматривать ее, то впечатление объемности будет очень сильным. В подобной ситуации благодаря бинокулярному зрению округлость пальцев и то, что они вплотную примыкают друг к другу, а также все выпуклости и впадины ладони предстанут перед вами в виде объемного изображения (однако стоит лишь на мгновение прикрыть один глаз, и стереоскопический эффект исчезнет!). Напротив, на удаленном объекте глаза практически не конвергируют и изображения на двух сетчатках практически идентичны, вследствие чего бинокулярная диспаратность либо вовсе отсутствует, либо выражена очень слабо. Следовательно, чем больше расстояние от наблюдателя до объекта, тем меньше бинокулярная диспаратность и тем менее объемными кажутся объекты. Перцептивные эффекты бинокулярной диспаратности могут иметь важные практические последствия. Благодаря чрезвычайной чувствительности зрительной системы даже к незначительной информации о бинокулярной диспаратности стереоскопическое зрение позволяет нам обнаруживать мельчайшие отличия между изображениями, которые на первый взгляд кажутся идентичными. Например, стереоскопическое зрение может быть использовано для выявления фальшивых купюр. Если каждый глаз видит настоящую купюру, между двумя ретинальными изображениями нет никакой диспаратности и происходит их слияние. Но если один глаз видит фальшивую купюру (пусть даже мастерски изготовленную), а второй — подлинную, диспаратность двух образов немедленно выявит и незначительное различие, поскольку полного совпадения визуальных элементов двух купюр не будет. Точно так же, стереоскопичес- Шиффман X. Восприятие пространства… 173 ки, эксперты-баллистики изучают увеличенные фотографии разных пуль, когда им нужно определить, были ли произведены выстрелы из одного оружия1. Если образы пуль на сетчатках идентичны (т.е. если отсутствует диспаратность), значит, обе пули были выпущены из одного и того же оружия. Анаглифы. Вполне возможно, что самый знакомый (и удобный) способ испытать эффект стереоскопического зрения — воспользоваться стереоскопом или стереопроектором. Сильное стереоскопическое впечатление может быть также получено и с помощью анаглифа (от греческого anaglyptics— рельефный) стереограммы. Анаглиф представляет собой особую стереограмму, для получения которой одна картина из стереопары печатается поверх другой, причем эти картины окрашены в разные цвета, как правило, красный и зеленый. Если рассматривать анаглиф без соответствующего прибора, два цвета, из которых один нанесен поверх другого, сливаются и изображение выглядит размытым. Но если рассматривать его через специальные очки с цветными стеклами (стекла должны быть разного цвета, красного и зеленого), каждый глаз «отбирает» соответствующее ему единственное изображение (глаз с красным фильтром видит только зеленое изображение, а глаз с зеленым — только красное) и анаглиф воспринимается стереоскопически, как объемное изображение. Создание большинства З-Б-фильмов (стереофильмов) основано на методе цветных анаглифов, именно поэтому, чтобы почувствовать стереоскопический эффект, их нужно смотреть в красно-зеленых очках. Бинокулярное соперничество Выше уже отмечалось, что слияние ретинальных изображений левого и правого глаз происходит только тогда, когда эти образы практически идентичны. В результате эволюции мозг и зрительная система приобрели способность воспринимать и обрабатывать только такую визуальную информацию, которая приводит к образованию двух практически идентичных ретинальных изображений. В тех же случаях, когда эти изображения весьма значительно отличаются друг от друга, наблюдается необычное явление, называемое бинокулярным соперничеством. Общепризнано, что бинокулярное соперничество — результат искусственно создаваемых условий видения, редко встречающихся за пределами исследовательских лабораторий. Однако понимание того, как зрительная система «справляется» с условиями, при которых возникает бинокулярное соперничество, может помочь понять фундаментальные перцептивные процессы, лежащие в основе восприятия зрительной системой визуально двойственных ситуаций. Более того, эта проблема имеет непосредственное отношение и к медицине: перцептивные эффекты бинокулярного со- 1 См.: Bloomer CM. Principles of visual perception. N. Y.: Van Nostrand Reinhold, 1976. 174 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия перничества тесно связаны с перцептивными эффектами некоторых расстройств зрения, таких, например, как амблиопия и страбизм (косоглазие) <...>, которые снижают эффективность бинокулярного зрения или полностью исключают его. Перцептивные последствия бинокулярного соперничества, созданного определенными условиями видения, различны. Значительно отличающиеся друг от друга правое и левое ретинальные изображения могут либо слиться, образовав некий хрупкий и неустойчивый композитный образ, либо один образ может подавить другой, т.е. в какой-то момент может доминировать один из двух образов, а второй в это же самое время окажется подавленным. Более того, доминирующий и подавленный образы могут спонтанно меняться местами, т.е. возможна флуктуация доминирования от одного глаза к другому1,2. Одним из дискуссионных вопросов бинокулярного соперничества является вопрос о том, какой отдел зрительной системы участвует в его возникновении и разрешении. Участвует ли в его возникновении периферия зрительной системы, т.е. является ли оно последствием подавления монокулярного образа на одной из сетчаток? Или кратковременное преобладание какого-либо одного восприятия является продуктом когнитивной обработки информации с участием центральных механизмов мозга, «пытающегося» разрешить проблему визуальной двойственности и создать осмысленное, единственное восприятие на основе конфликтующих монокулярных стимулов? Не вдаваясь в детали нейронных процессов, лежащих в основе бинокулярного соперничества, скажем только, что есть доказательства изменений нейронной активности определенных участков коры головного мозга, которые точно соответствуют перцептивным изменениям, типичным для бинокулярного соперничества. Составить представление о направлении современных исследований в этой области можно на основании двух репрезентативных публикаций. В первой из них3 изложены результаты изучения кортикальных процессов, лежащих в основе эффектов доминирования и подавления в бинокулярном соперничестве, с помощью ФМРТ. Авторы показали, что участки человеческого мозга, непосредственно участвующие в решении таких визуальных задач, которые требуют переключения внимания с одной точки пространства на другую и интерпрета- 1 См. фундаментальный обзор литературы, посвященной бинокулярному соперничеству в: О'SheaR.P. Ongoing URL for bibliography on binocular rivalry (2000): http://psy.otago.ac.nz: 800/r_oshea/br_bibliography.htm. 2 См. анализ и оценку теорий бинокулярного соперничества в: PapathomasT.V., Kovacs L, FeherA., Julesz В. Visual dilemmas: Competition between eyes and between percepts in binocular rivalry // E. LePore, Z. Pylshyn (Eds.). Rutgers University Lectures on Cognitive Science. Basil Blackwell, 1999. 3См.: Lumer E.D., Friston K.J., Rees G, Neural correlates of perceptual rivalry in the human brain // Science. 1998. 280. P. 1930-1934. Шиффман X. Восприятие пространства… 175 ции стимула, а именно лобная и теменная доли, в ситуациях, связанных с бинокулярным соперничеством, одинаково важны. По данным второй работы1, также полученным с помощью ФМРТ, нейронная активность определенных участков мозга непосредственно зависит от содержания стимулов, благодаря которым возникает бинокулярное соперничество. Авторы создавали условия для возникновения бинокулярного соперничества, одновременно предъявляя одному глазу испытуемого изображение лица, а второму — изображение дома таким образом, что каждый глаз попеременно видел то лицо, то дом, и промежуток времени между предъявлениями этих изображений не превышал нескольких секунд. Когда доминировало восприятие лица, исключительно активным был участок мозга, избирательно реагирующий именно на лица, а не на дома. Когда же доминировало восприятие дома, повышенную активность демонстрировал тот участок мозга, который избирательно реагирует на дома (но не на лица). Короче говоря, когда глазам предъявляются разные стимулы, об осознанном восприятии человеком одного из них свидетельствует повышенная активность тех участков мозга, которые связаны с обработкой информации от определенных видов конкурирующих стимулов. Следовательно, в каждой воспринятой наблюдателем смене доминанты, имеющей место в ходе бинокулярного соперничества, участвует специфический участок коры головного мозга. Эти данные свидетельствуют в пользу представлений о центральном происхождении механизма, лежащего в основе бинокулярного соперничества. Очевидно, что этот механизм более сложен, нежели простое подавление монокулярных образов2. Циклопическое восприятие Термин циклопическое восприятие предложен Белой Джулезом для обозначения стереоэффекта, возникающего при просмотре созданных им стереограмм совершенно нового типа, образованных кажущимся случайным набором черных и белых элементов (рис. 25, А)3. Происхождение названия «циклопическое восприятие» связано с тем, что стереоизображение определенного вида, проецируемое по отдельности на каждый глаз, само по себе кажется хаотичным набором различ- 1 См.: Tong F„ Nakayama К., Vaughan J.Т., Kanwisher N. Binocular rivalry and visual awareness in human extra-striate cortex // Neuron, 1998. 21. P. 753-759. 2 См.: Lee S.H., Blake R. Rival ideas about binocular rivalry // Vision Research. 1999. 39. P. 1447-1454. 3 См.: Julesz B. Binocular depth perception without familiarity cues // Science. 1964. 145. P. 356-362; Julesz B. Texture and visual perception // Scientific American. 1965. 212. P. 38-48; Julesz B. Foundations of cyclopean perception. Chicago: University of Chicago Press, 1971; Julesz B. Global stereopsis: Cooperative phenomena in stereoscopic depth perception // R. Held., H.W. Leibowitz, H.L. Teuber (Eds.). Handbook of sensory physiology. Vol. VIII: Perception. Berlin: Springer-Verlag, 1978. 176 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия  Рис. 25. Стереограммы, образованные случайными конфигурациями точек: А — при монокулярном просмотре эти изображения воспринимаются как лишенные глубины однородно скомпонованные случайные элементы. Но при стереоскопическом слиянии в центре виден квадрат, «парящий» над фоном, и создается вполне отчетливое впечатление глубины; Б — аналогичная картина — «парящий» над фоном квадрат — наблюдается и при просмотре анаглифа этой стереограммы в правильно подобранных по цвету очках1 ных элементов. Осмысленное восприятие глубины из этих стереограмм возможно только после того, как два изображения совмещаются в некой центральной зрительной зоне. Предоставим слово самому Джулезу: Мифические циклопы воспринимали мир одним-единственяым глазом, расположенным в центре лба. В известном смысле мы тоже воспринимаем мир единственным глазом, который находится в центре головы. Однако наш циклопический глаз «сидит» не во лбу, а на некотором расстоянии от него, в тех участках мозга, которые причастны к зрительному восприятию2. Стереограммы, с помощью которых Джулез в свое время демонстрировал циклопическое восприятие, действительно необычны3. Воспользовавшись компьютерной программой, он создал два практически одина- 1 См.: JuleszB. Foundation of cyclopean perception. Chicago: University of Chicago Press, 1971. P. 21. 2 Там же. Р. XI. 3 См.: Kemp M. Julesz's joyfulness // Nature. 1998. 396. P. 419. Шиффман X. Восприятие пространства... 177 ковых рисунка, представлявших собой случайные конфигурации точек (обычно такие стереограммы называют случайно-точечными стереограм-мами. Пара таких стереограмм представлена на рис. 25, А. Оба изображения имеют идентичную текстуру, образованную случайными конфигурациями точек, исключение составляют лишь небольшие центральные участки, которые тоже идентичны в обоих случаях, но смещены лате-рально в противоположных направлениях. При взгляде на любой из этих рисунков, образующих стереопару, невозможно увидеть каких-либо признаков глубины или формы, ибо в них нет никаких монокулярных признаков. Однако при стереоскопическом слиянии этих двух рисунков в центре отчетливо виден небольшой квадрат, соответствующий латераль-но смещенному участку и «парящий» над окружающей его текстурой (рис. 25, Б). Как схематически показано на рис. 26, смещенные участки правого и левого квадратов случайно-точечной стереопары отличаются друг от друга. Центральный участок левого квадрата смещен вправо, а правого — влево. Благодаря этому латеральному сдвигу центрального участка на правую и левую сетчатку проецировались разные изображения, как было бы, если бы маленький центральный квадрат действительно лежал отдельно, впереди текстуры, образованной случайной конфигурацией точек. В итоге для этого маленького центрального участка возникает бинокулярная дис-паратность (т.е. левый и правый глаз видят его не совсем одинаково), и при стереоскопическом просмотре стереопары создается впечатление, что центральный участок лежит над фоном — текстурой, образованной случайной конфигурацией точек. Если центральный участок левого квадрата сместить влево, а правого — вправо (т.е. если создать обратную диспаратность между левым и правым квадратом), то при стереоскопическом просмотре этой стереопары будет казаться, что центральный квадрат лежит на поверхности позади текстуры, образованной случайной конфигурацией точек. По мнению Джулеза1, из случайно-точечных стереограмм стереоскопический эффект извлекается зрительной системой автоматически благодаря определенному процессу, протекающему на нейронном уровне. Этот процесс, результатом которого является восприятие глубины, включает сопоставление тех участков рисунков, которые идентичны для обоих глаз, и оценку остающихся участков бинокулярных диспаратностей. Для возникновения эффекта глубины, или стереопсиса, достаточно одной бинокулярной диспаратности, поскольку, как уже отмечалось выше, в расположении элементов случайно-точечных стереограмм нет ничего — ни изобразительных признаков глубины, ни знакомых очертаний, — что 1 См.: Julesz В. Binocular depth perception without famiiiarity cues // Science. 1964. 145. P. 356-362; Julesz B. Foundations of cyclopean perception. Chicago: University of Chicago Press, 1971. 178 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия  Рис. 26. Схематическое изображение процесса создания случайно-точечных стереограмм, представленных на рис. 25 Левый и правый рисунки — практически идентичные текстуры, образованные случайными конфигурациями точек, исключение составляют лишь их центральные участки: они смещены относительно друг друга по горизонтали в разные стороны так, словно представляют собой цельные поверхности. Смещенные участки (они образованы ячейками А и В) покрывают определенные участки фона, образованного ячейками 1 и 0. Благодаря сдвигу, свободные участки фона (ячейки X и У) остаются непокрытыми и заполняются дополнительными случайными элементами1 могло бы навести на мысль о смещении одного участка относительно другого. |