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...

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-

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, Y и Z проецируются 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...

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-

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...