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.
|
|
Локальный стереопсис/глобальный стереопсис. Случайно-точечные стереограммы — уникальной пример двойственности восприятия глубины. При просмотре таких простых стереограмм, как те, что представлены на рис. 24, Б и В, нет никакой неопределенности в том, какие именно линейные сегменты проекций на левой и правой сетчатках соответствуют друг другу. Проекции на левую и правую сетчатки каждым из полуполей подобных стереопар дают достаточное количество монокулярно распознаваемых стимулов, которые могут быть поэлементно сопоставлены зрительной системой друг с другом для создания стереоскопического эффекта. Подобная однозначная, не вызывающая сомнений локализация глубины называется локальным стереопсисом. В отличие от традиционных стереопар, стереопары Джулеза не содержат никаких узнаваемых структур, и ничто в двух полуполях его стереопар «не сообщает» зрительной системе о возможности попарного сравнения каких-либо 1 См.: Julesz В. Foundation of oyclopean perception. Chicago: University of Chicago Press, 1971. P. 21. Шиффман X. Восприятие пространства... 179 элементов изображений на правой и левой сетчатках для достижения стереопсиса. Следовательно, случайно-точечные стереограммы в том, что касается соответствия элементов правого и левого ретинальных изображений, — можно толковать двояко. Предполагается, что любой элемент, спроецированный на одну сетчатку, может быть сопоставлен с любым другим соседним элементом образа на другой сетчатке, но зрительная система сравнивает паттерны диспаратности двух сетчаток, а не «занимается» поэлементным сопоставлением двух ретинальных изображений. В данном случае необходим глобальный процесс поиска многих диспарат-ностей, без которых невозможно восприятие трехмерной поверхности. Поскольку требуется полное, или глобальное, сравнение диспаратных элементов, общих для обеих половин стереопар Джулеза, а не их локальное, «поточечное» сравнение, предполагаемый процесс стереоскопического восприятия стереограмм, образованных случайными конфигурациями точек, называется глобальным стереопсисом. Автостереограммы. У нас нет технических возможностей продемонстрировать здесь стереопсис, достигаемый с помощью стереограмм Джулеза (впрочем, возможно, читатель не поленится посмотреть стереопару, представленную на рис. 25, А, через стереоскоп). Однако, приложив некоторые усилия, без всяких специальных приспособлений можно испытать эффект глобального стереопсиса с помощью автостереограммы. Ав-тостереограмма представляет собой специальную форму стереограммы, созданную Кристофером Тайлером1, содержащую (в пределах одного рисунка, напечатанного типографским способом) информацию для обоих глаз и, подобно стереограммам Джулеза, не имеющую никаких монокулярных признаков. Пример типичной автостереограммы представлен на рис. 27. Рекомендации, которым необходимо следовать, чтобы с их помощью наблюдать стереоскопический эффект, приводятся ниже, в описании эксперимента. Первая попытка увидеть стереоизображение для многих трудна. Некоторым людям приходится в течение нескольких минут напрягать окуломоторные мышцы, но настойчивость и тренировка помогают большинству добиваться успеха. Интересно отметить, что аналогичный стереоскопический эффект можно вызвать, глядя на пол или потолок, на которые нанесен повторяющийся узор, или на обои с определенным рисунком: в конце концов у недоумевающего наблюдателя может возникнуть ощущение, что некоторые элементы потолка или пола отделяются от них, а фрагменты рисунка обоев «парят» перед стеной или на вообра- 1 См.: Pugliese L. Auto-random-dot stereograms // Optics and Photonics News. 1991. 59. P. 62; Tyler C.W., Clarke M.B. The autostereogram // J.O. Merritt, S.S. Fisher (Eds.). Stereoscopic displays and applications // Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering. 1990. 1256. P. 182-197; Stork D. G., Rocca СSoftware for generating autoran-dom-dot stereograms // Behavior Research Methods, Instruments and Computers. 1989. 21. P. 525-534. 180 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия жаемой поверхности перед ним1. Причина этого явления заключается в том, что зрительная система «ошиблась», сопоставляя изображения повторяющегося узора на правой и левой сетчатках: она связала и стереоскопически «слила» в одно два изображения, которые являются проекциями не соответствующих друг другу элементов узора, результатом чего и становится неуместное восприятие глубины. Экспериментальное подтверждение Просмотр автостереограммы При правильном просмотре рис. 27, А будет видно изображение знакомого объекта, лежащего на переднем плане, на фоне образованной точками текстуры. Задача наблюдателя — сфокусировать взгляд на двух точках, расположенных над рисунком, и таким образом конвергировать глаза, чтобы видеть три точки. Иными словами, глаза должны конвергировать на точке, лежащей перед рисунком. Ниже приводятся описания нескольких способов выполнения этого требования. Ваша задача упростится, если, пока вы стараетесь получить стереоизображение, кто-нибудь будет медленно читать вам этот текст вслух. Держите карандаш длиной примерно 6 дюймов (около 15 еж) перед рисунком таким образом, чтобы его кончик был направлен примерно на середину расстояния между двумя точками (рис. 27, Б), Зафиксировав взгляд на кончике карандаша, вы сможете увидеть и две точки над рисунком. Продолжая фиксировать взгляд на кончике карандаша, медленно перемещайте карандаш взад-вперед до тех пор, пока вместо двух точек не увидите три точки, расположенные на одной прямой. (Это значит, что теперь ваши глаза конвергированы именно настолько, насколько нужно.) До тех пор пока ретинальные изображения кончика карандаша и слившейся «центральной» точки не приобретут четкость, поддерживайте это положение глаз, затем медленно переведите взгляд на центральную точку и отодвиньте карандаш. Если ваши глаза стремятся вернуться в исходное положение, продолжайте попытки до тех пор, пока не сможете стабильно поддерживать восприятие конфигурации из трех точек. У одних наблюдателей образ объекта в стереоскопической глубине проступает мгновенно, другим для этого приходится поддерживать фиксацию в течение нескольких минут. Если после нескольких попыток вам так и не удалось увидеть стереоскопического изобраятения, попробуйте воспользоваться другими способами. Как и при первой попытке, держите карандаш так, чтобы его кончик был на уровне середины расстояния между двумя точками. Но теперь фиксируйте взгляд не столько на карандаше, сколько на самом рисунке. Поскольку ваш взгляд зафиксирован на рисунке, вы увидите двойственное перекрестное изображение карандаша. Медленно подвиньте карандаш так, чтобы два его изображения оказались на одних линиях с двумя точками фиксации над рисунком, после чего медленно сфокусируйте взгляд на кончике карандаша. Два расплывающихся изображения карандаша должны конвергировать в одно, указывающее на центральную точку. Продолжайте 1 См.; Pugliese L. Auto-random-dot stereograms // Optics and Photonics News. 1991. 59. P. 62. Шиффман X. Восприятие пространства... 181 фокусировать взгляд на кончике карандаша до тех пор, пока центральная точка не станет четко видна. Это может потребовать некоторого времени, но когда это произойдет, вы увидите, как в глубине фона возникает центральная фигура. Третий способ получения стереоскопического изображения, которое на этот раз появится под текстурировнной поверхностью (поскольку глаза будут конвергировать на точке, лежащей ниже плоскости рисунка), заключается в следующем. Глядя на верхнюю часть рисунка, постарайтесь фокусировать взгляд на поверхности, лежащей за точками, например на полу или на стене, до тех пор, пока вместо двух точек не появятся три. Задержите взгляд на трех точках на несколько мгновений, а затем, не меняя точки фокусирования взгляда, медленно опускайте глаза вниз до тех пор, пока не увидите в глубине «спрятанный» объект.  Рис. 27. Автостереограмма (А) и способ ее просмотра (Б) И последнее. Если, испробовав все описанные выше способы, вы так и не увидели стереоскопического изображения, попробуйте поступить следующим образом. Поднесите страницу, на которой нарисована автостереограмма, как можно ближе к глазам, так чтобы рисунок превратился в расплывшееся пятно. В этот момент ваш взгляд сфокусирован на точке, лежащей позади поверхности страницы. Затем, как ложно медленнее, отодвигайте страницу от лица таким образом, чтобы автостереограмма все время оставалась не в фокусе. 182 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия Если она все же оказалась в фокусе, это значит, что вы, возможно, слишком далеко отодвинули страницу (или сделали это слишком быстро). Помните, важно, чтобы автостереограмма была не в фокуcе! Попробуйте еще раз, отодвигая страницу еще медленнее и время от времени останавливаясь, и делайте это до тех пор, пока не «проявится» трехмерное изображение. Автостереограмма — необычная и трудная задача для зрительной системы, поскольку нужно сфокусировать глаза на расстоянии, отличном от того, на котором расположен сам рисунок. Но если у вас два глаза и вы не страдаете стереослепо-той (см. следующий подраздел), то при известной тренировке (и терпении) вы сможете увидеть стереоскопическое изображение. Одно из наиболее значительных открытий, сделанных в ходе изучения циклопического восприятия с помощью случайно-точечных стерео-грамм, заключается в том, что стереоскопическое видение может возникнуть не только при полном отсутствии монокулярных признаков глубины, но даже и при отсутствии каких-либо распознанных контуров или форм. При монокулярном просмотре стереограммы Джулеза воспринимаются как совершенно неупорядоченные текстуры, в которых нет даже намека на узнаваемые контуры или формы. Следовательно, стереоскопическое видение может не только предшествовать восприятию формы, но может также и происходить без ее распознавания. Иными словами, восприятие очертаний и форм не является обязательным условием достижения стереоскопического эффекта. Как отмечали Галик и Лоусон, циклопическое восприятие свидетельствует о том, что «не столько контуры наталкивают [нас] на мысль о глубине, сколько глубина — на мысль о контурах»1. Восприятие стереоскопического эффекта с помощью стереограмм, образованных случайными конфигурациями точек, доступно не только взрослым, но и младенцам. По одним данным она проявляется с 3,5-месячного возраста2, по другим — с 6-месячного3. Более того, эта форма стереоскопического видения свойственна не только человеку, но и другим биологическим видам. Способность к восприятию стереоскопического эффекта с помощью случайно-точечных стереограмм проявляют соколы4, кошки5 и обезьяны8. 1См.: Gulick W.L., Lawson R.B. Human stereopsis: A psychophysical analysis. N. Y.: Oxford University Press, 1976. P. 272. 2 См.: Fox R„ Aslin R.N., Shea S.L, Dumais S.T. Stereopsis in human infants // Science. 1980. 207. P. 323-324. 3 См.: Petrig В., Julesz В., Kropfl W., Baumgartner G., Ankllker M. Development of stereopsis and cortical binocularity in human infants: Electrophysiological evidence // Science. 1981. 213. P. 1402-1405. 4 См.: Fox R., Lehmkuhle S.W., Bush R.C. Stereopsis in the falcon // Science. 1977. 197. P. 79-81. 5 См.: Fox R„ Blake R.R. Stereopsis in the cat // Paper presented at the tenth meeting of the Psychonomic Society. San Antonio, Tex., November. 1970. 6 См.: Bough E.W. Stereoscopic vision in the macaque monkey: A behavioural demonstration // Nature. 1970. 225. P, 42-44. Шиффман X. Восприятие пространства... 183 Циклопическая стимуляция создается уникальным сочетанием лабораторных условий, обеспечивающим техническое отделение друг от друга монокулярной и бинокулярной форм предъявления информации. Наблюдение за большинством пространственных событий осуществляется без подобных ограничений. В реальной жизни пространственному восприятию способствует комбинация различных пространственных признаков визуальных стимулов и эффективность восприятия зависит от того, насколько эти признаки сочетаются друг с другом. Однако специфические возможности стереоскопического видения принесли немалую пользу пространственному восприятию окружающего мира. Оно не только позволяет наблюдателю извлекать точную информацию о глубине и расстоянии между объектами и поверхностями и тем самым вносит свой вклад в такие процессы, происходящие на более высоких уровнях зрительной системы, как, например, координация движений глаз и рук, но' и способствует унитарному (совокупному) восприятию тех отличительных признаков, которые лежат на одной глубине. Иными словами, перцептивный процесс группирования и интегрирования пространственных отличительных признаков, лежащих на одной глубине или одинаково удаленных от наблюдателя, способствует узнаванию объекта. Фрисби следующим образом выразил эту мысль: Возможно, именно распознавание защитной окраски было самым первым результатом того, что в ходе эволюционного развития биологические виды получили бинокулярное зрение. Не исключено, что настоящим оправданием бинокулярного зрения стала возможность распознавать с его помощью характерное сочетание полос — отличительный признак, принадлежащий тигру (или иному хищнику, или желанной, но спрятавшейся добыче), и отделять их от полос, образуемых ветвями, прутьями и листьями дерева, в котором он притаился, готовясь к прыжку. Подобное предположение находится в полном соответствии с открытием случайно-точечных стереограмм, ибо они показывают, сколь велики возможности стереопсиса в том, что касается распознавания защитной окраски как отличительного признака: любой объект можно увидеть только после того, как произойдет бинокулярное слияние его образов... Возможно, благодаря особой способности воспринимать глубину, основным оружием которой является стереоскопическое зрение, зрительная система гораздо лучше может разложить общую картину на ее составляющие и таким образом выполнить возложенную на нее работу — увидеть, что же это такое1. Нейрофизиологические основы бинокулярной диспорсштности Физиологической основой стереоскопического зрения являются обнаруженные у многих млекопитающих, в том числе и у человека, клетки, избирательно реагирующие на бинокулярную диспарантность. Ины- 1 См.: Frisby J.P. Seeing. N. Y.: Oxford University Press, 1980. P. 155. 184 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия ми словами, существуют клетки, слабо реагирующие на монокулярную стимуляцию, но активные по отношению к стимуляции, в результате которой возникают отличные друг от друга ретинальные изображения (бинокулярная диспарантность). Эти клетки, названные детекторами диспарантности, активируются, когда соседствующие друг с другом группы стимулов идентичных диспарантностей достигают обеих сетчаток1. Это значит, что бинокулярная стимуляция избирательно возбуждает различные пулы детекторов диспарантности, «настроенных» на различные диспарантности. Некоторые детекторы «имеют узкую полосу пропускания» и реагируют на стимулы, бинокулярная диспарантность которых либо невелика, либо вовсе отсутствует; особенно активно они реагируют на стимулы, лежащие исключительно на линии фиксации или на близком к ней расстоянии (т.е. на раздражители, лежащие внутри ФЗП гороптера и стимулирующие соответствующие точки сетчаток, см. рис. 21). Другие клетки избирательно реагируют только на стимулы, лежащие перед или за линией фиксации взгляда. Так, Поггио и Фишер изучали активность нейронов коры головного мозга обезьяны при фиксации ее взгляда на точке, лежащей на определенном расстоянии от нее2. Исследователи предъявляли ей стимулы, располагая их перед или за точкой фиксации взгляда. Они обнаружили, что если взгляд обезьяны был зафиксирован на определенной точке, нейроны коры ее головного мозга вели себя по-разному: в некоторых клетках потенциалы действия возникали только тогда, когда предъявленные обезьяне стимулы располагались перед точкой фиксации (и клетки тормозились, когда стимулы располагались за точкой фиксации), а некоторые клетки вели себя диаметрально противоположным образом: они тормозились стимулами, располагавшимися перед точкой фиксации, и 1 См.: Barinaga M. How the brain sees in three dimensions // Science. 1998. 281. P. 500-501; Dobbins A.C., Jeo R.M., Fiser J„ Allman J.M. Distance modulation of neural ac tivity in the visual cortex // Science. 1998. 281. P. 552-556; Heydt von der R„ Adorjani C, Hanny P., Baumgartmr G. Disparity sensitivity and receptive field incongruity of units in the cat striate cortex // Experimental Brain Research. 1978. 31. P. 523-545; Hubel D.H., Wiesel T.N, Stereoscopic vision in macaque monkey // Nature. 1970. 225. P. 41-42; Ohzawa J., DeAngelis G.C., Freeman R.D. Stereoscopic depth discrimination in the visual cortex: Neurons ideally suited as disparity detectors // Science. 1990. 249. P. 1037-1041; Poggio G,F. Stereo scopic processing in monkey visual cortex: A review // T.V.Papathomas, C.Chubb, A.Gorea, E.Kowler (Eds.). Early vision andbeyond. Cambridge, MA: MIT Press, 1995; Poggio G.F., Poggio T. The analysis of stereopsis // Annual Review of Neuroscience. 1984. 7. P. 379-412; Sakata H., Taira M., Kusunoki M„ Murata A., Tanaka Y, The parietal association cortex in depth perception and visual control of hand action // Paper delivered at the 1996 Annual Meeting of the European Neuroscience Association. Strasbourg.; Trotter Y., Celebrini S., Stricanne В., Thorpe S., Imbert M. Modulation of neural stereoscopic processing in primate area VI by the viewing distance /'/ Science. 1992. 257. P. 1279-1281. 2 См.: Poggio G.F., Fisher B, Binocular interaction and depth sensitivity in the striate and prestriate cortex of behaving rhesus monkey // Journal of Neurophysiology. 1977. 40. P. 1392-1405. Шиффман X. Восприятие пространства… 185 активировались стимулами, располагавшимися за ней. Так было доказано, что в коре головного мозга приматов имеются клетки, не просто реагирующие на бинокулярную стимуляцию, но избирательно реагирующие на положение стимула относительно точки фиксации. Изложенное выше позволяет нам сделать вывод о том, что существуют как минимум три класса клеток, обрабатывающих бинокулярную информацию о глубине: клетки, избирательно «настроенные» на плоскость фиксации и ФЗП, клетки, стимулируемые раздражителями, лежащими перед плоскостью фиксации, и тормозимые раздражителями, находящимися за ней, и клетки, активируемые стимулами, лежащими за плоскостью фиксации, и тормозимые раздражителями, находящимися перед ней1. Некоторые результаты изучения психофизики мозга человека подтверждают факт существования детекторов диспаратности, реагирующих только на стимулы, расположенные на определенном расстоянии от точки фиксации взгляда2. Люди, страдающие стереослепотой, не способны воспринять глубину объекта только с помощью стереоскопического признака или бинокулярной диспаратности (хотя они и воспринимают глубину с помощью других признаков). О некоторых людях можно сказать, что они страдают частичной стереослепотой: они не способны использовать стереоскопические признаки для локализации объекта, лежащего за или перед плоскостью фиксации взгляда. Подобные наблюдения согласуются с представлением о существовании трех классов детекторов диспаратности: первого — для объектов, лежащих на линии фиксации и имеющих нулевую диспаратность, а также для объектов, лежащих внутри ФЗП, второго — для объектов, лежащих за линий фиксации, и третьего — для объектов, лежащих перед ней. Следовательно, исходя из представленных в данном подразделе результатов физиологических исследований можно сказать, что стереослепота (или частичная стереослепота) человека является результатом нарушения нормального соотношения между детекторами диспаратности всех трех классов. 1 См, также: Poggio G.F. Stereoscopic processing in monkey visual cortex: A review // T.V.Papathomas, C.Chubb, A.Gorea, E. Kowler (Eds.). Early vision andbeyond. Cambridge, MA: MIT Press, 1995. 2 См.: Richards W. Stereopsis and stereoblindness // Experimental Brain Research. 1970. 10. P. 380-388; Richards W. Anomalous stereoscopic depth perception // Journal of the Op tical Society of America. 1971. 61. P. 410-414; Richards W„ Regan D. A stereo field map with implications for disparity processing // Investigative Ophthalmology. 1973. 12. P. 904-909; Blake R., Cormack R.H. Psychophysical evidence for a monocular visual cortex in stereoblind humans // Science. 1979. 200. P. 1497-1499; Cormack L.K., Stevenson S.B., Schor CM. Dis parity-tuned channels of the human visual system // Visual Neuroscience. 1993. 10. P. 585-596. Р. Вудвортс [ИЛЛЮЗИИ ВОСПРИЯТИЯ УДАЛЕННОСТИ И ГЛУБИНЫ]1 |