Эволюция и сенсорная организация

Организмы различаются по тому, на какие стимулы они реагиру­ют; ведь сенсорная организация любого вида — это вид адаптации к сре­де обитания. Поэтому вовсе не удивительно, что необыкновенно острым зрением обладают орлы, нападающие на добычу из-за облаков, а у кро­та, живущего во мраке своей норы, оно сохранилось лишь в качестве рудимента. Многие животные имеют такие органы чувств, которые от­сутствуют у нас. Акулы чувствительны к электрическим разрядам, ис­ходящим от чешуи рыб, прячущихся в расщелинах, а голуби использу­ют магнитное поле Земли, чтобы найти дорогу домой в неясную ночную погоду, когда невозможно ориентироваться по звездам².

Еще один пример естественного отбора и формирования сенсорной системы вида можно позаимствовать у исследователей насекомых. Энтомо­логи долгое время считали, что богомолы не имеют слуха, поскольку у них не были найдены уши. Но электрофизиологические показатели свидетель­ствуют о том, что некоторые нервные пути насекомых реагируют на ульт­развук в диапазоне 25—50 кГц, который недоступен человеческому уху. Следовательно, богомол оказался не таким уж и глухим. Но где же нахо­дятся его уши? Чтобы выяснить это, ученые покрыли насекомое с ног до головы вазелином, после чего нерв уже не реагировал на ультразвук. За­тем они снимали вазелин с разных частей богомола, пока в конце концов

¹ См.: Green DM, An introduction to hearing. N. Y.: Academic Press, 1978; Goldstein E.B.
Sensation and perception. Belmont, Calif.: Wadsworth, 1989,

² См.: Wilischko R„ Nohr D„ Wiltschko W. Pigeons with a deficient sun compass use the
magnetic compass // Science. 1981, 214. P. 34-45; Dyer F.C., Gould J.L. Honey bee orientation:
A backup system for cloudy days // Science. 1983. 214. P. 1041-1042; Gould J., Gould С
The insect mind: Physics or metaphysics // R.R.Griffin (Ed,). Animal mind-human mind,
Berlin: Springer Verlag, 1988.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

не обнаружили нужное углубление у него на груди. Когда вазелин удали­ли с этого участка, нерв снова стал реагировать на звуковые стимулы.

Ухо было обнаружено, но это только усложнило загадку. Нашли ведь только одно ухо, расположенное на средней линии этого животно­го. А в царстве животных уши существуют почти всегда лишь парами, и это очень важная предпосылка для обнаружения источника звука. Если звук приходит справа, стимул для правого уха будет более силь­ным и достигнет его раньше по сравнению с левым ухом. И наоборот, Подобного рода информация позволяет обладателю пары ушей опреде­лить, откуда донесся данный звук. С одним ухом у богомола вряд ли это получится. Для чего же тогда приспособлено его единственное ухо?

Ответ: для узнавания летучих мышей. Они испускают высокочас­тотные звуки, которые отражаются от тел летающих насекомых, позво­ляя летучим мышам определять местонахождение добычи. По-видимо­му, ухо богомола служит «детектором летучих мышей». Одно-единствен­ное ухо не может подсказать богомолу, откуда приближается хищник, но в этом нет большой беды, так как для него не очень важно знать, где находится атакующая мышь. В одном из исследований ученый, забрав­шись на лестницу, аккуратно выпустил из рук богомола. Затем, когда тот парил в вышине, экспериментатор при помощи специального устрой­ства сымитировал ультразвуковую «мелодию», характерную для охо­тящейся летучей мыши. Высокоскоростной фотоаппарат зафиксировал, что вне зависимости от времени появления «голоса летучей мыши» бо­гомол начинал свой мечущийся танец-полет, напоминающий полет ис­требителя — сумасшедшее, по спирали, пикирование ради того, чтобы избежать опасности, и вне зависимости от направления появления хищ­ника. Этот прием очень эффективен: дальнейшее исследование показа­ло, что при атаке настоящих летучих мышей все насекомые, вошедшие в спиралевидные пике, остались в живых, а тех, кто не воспользовался этим приемом, летучие мыши съели¹.

Обзор сенсорных модальностей

Мы вкратце описали все сенсорные модальности за исключением зрения <...>. Но <...> мы должны сказать несколько слов об ощущени­ях вообще.

При обсуждении различных видов ощущений мы встретили множе­ство вариантов их различий — между собой и даже между разными ви-

¹ См.: Yager D.D., Ноу R.R. The Cyclopean ear: A new sense for the Praying Mantis /7 Science. 1986. 231. P. 727-729; Yager D.D., May M.L. Ultrasound-triggered, flight-gated evasive maneuvers in the Praying Mantis Para-sphendale agrionina // Journal of Experi­mental Biology. 1990. 152. P. 41-58.

Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д. Исследование ощущений 139

дами животных. Но мы увидели и большое количество важных особен­ностей общего характера.

Во-первых, в большинстве сенсорных модальностей человека (и многих видов животных) обработка энергии внешнего стимула начина­ется на уровне различных структур доступа, которые аккумулируют эти физические энергетические потоки и формируют «лучший» ближний стимул, с которым будут работать рецепторы. Простым примером могут послужить аккумуляция и усиление звука, которые происходят в ухе млекопитающего.

Во-вторых, во всех сенсорных модальностях следующий шаг за­действует рецепторы, которые преобразуют физическую энергию стиму­ла в нервный импульс. В некоторых сенсорных системах — особенно это характерно для слуха и зрения — природа этого преобразовательного процесса достаточно легко объяснима. В других системах — таких, как обоняние, — остается еще много неизученного.

В-третьих, обработка входящей стимульной информации продол­жается в вышележащих нервных центрах, где стимульная информация кодируется (так сказать, переводится) в разнообразные характеристики ощущений, которые и переживаются нами. Одной из таких характерис­тик ощущений является интенсивность: для чувства вкуса характерно переживание более или менее горького; для слуха же — более или ме­нее громкого. Характеристиками ощущений являются и качественные различия. Пробуя что-то на вкус, мы можем ощутить разницу между горьким, сладким, кислым и соленым; слушая музыку, мы различаем высоту звуков.

В-четвертых, любая часть сенсорной системы представляет собой непрекращающееся взаимодействие со всем организмом. Мы рассмотре­ли некоторые примеры сенсорного взаимодействия в системе вкуса: фе­номен адаптации (непрерывно принимая хинин, мы меньше замечаем его горький вкус) и вкусовой контраст (адаптация к сахару делает для нас кислоту еще более кислой).

2. Восприятие пространства. Признаки удаленности и глубины: окуломоторные, монокулярные (изобра­зительные), трансформационные, бинокулярные. Механизмы стереозрения: диспаратностъ, теоре­тический и эмпирический гороптер, зона Панума, стереограммыЮлеша

X. Шиффман

ВОСПРИЯТИЕ ПРОСТРАНСТВА: МОНОКУЛЯРНОЕ И БИНОКУЛЯРНОЕ ЗРЕНИЕ¹

То, что визуальный мир обычно воспринимается нами как опреде­ленным образом организованный и стабилизированный в трехмерном пространстве, — результат эволюционного развития зрительной системы. Однако понимание того, как именно происходит восприятие трехмерно­го пространства, представляет серьезную проблему. Как вообще можно почувствовать трехмерность пространства, если и сама сетчатка, и спро­ецированные на нее изображения — преимущественно двухмерные по­верхности? Как зрительная система «достраивает», или выявляет, третье измерение? Частично ответ на этот вопрос дает сам характер стимуляции сетчатки. Например, мы видим, что одни поверхности более яркие, чем другие; проекции разных объектов занимают разные по величине участ­ки наших сетчаток и видны по-разному — некоторые объекты видны полностью, а некоторые — лишь частично, потому что заслонены други­ми объектами. Ретинальное изображение несет в себе информацию, или признаки, позволяющую нам воспринимать трехмерное пространство. Некоторые из этих признаков воспринимаются одним глазом, а для вос­приятия других требуется совместная работа обоих глаз. <...>

Монокулярные

пространственные признаки

Пространственные признаки, которые могут восприниматься не только двумя, но и одним глазом, называются монокулярными призна­ками. Большинство монокулярных пространственных признаков статич-

¹ Шиффман X, Ощущение и восприятие. СПб.: Питер, 2003. С. 342-380.

Шиффман X. Восприятие пространства…

ны (т.е. это те признаки пространства, которые воспринимаются при ус­ловии, что и наблюдатель, и находящиеся в поле его зрения объекты неподвижны), но есть и такие признаки, которые проявляются только тогда, когда либо есть движение (наблюдателя, окружающих предметов или того и другого), либо тогда, когда изменяется характер движения глазных, или окуломоторных, мышц. Восприятие неподвижных сцен, фотографий и иллюстраций, так же как и восприятие произведений живописи и графики, основано на статичных монокулярных признаках, которые называются тшкторалъными, или картинными, признаками и передают глубину и расстояние изобразительными средствами, т.е. созда­ют иллюзию объема на такой двухмерной поверхности, какой является, например, фотография.

Интерпозиция

(частичное загораживание)

Интерпозицией, или частичным загораживанием, называется не­полная маскировка, или перекрывание, одного объекта другим. Если один объект частично закрыт другим, наблюдателю кажется, что тот объект, который виден целиком, находится на более близком расстоянии. Примеры загораживания представлены на рис. 1. Интерпозиция дает больше информации об относительной удаленности, когда речь идет о зна­комых объектах. В качестве статического пикторального признака она очень эффективна, но с ее помощью можно составить представление толь­ко об относительной глубине. Интерпозиция свидетельствует не об абсо­лютной глубине или удаленности объектов, а лишь об их относительной удаленности от наблюдателя.

Рис. 1. А — круг лежит за прямоугольником, который, в свою оче­редь, частично закрыт треугольником; В — восприятие взаимного расположения линий, образующих геометрические поверхности трехмерных форм, основано на интерпозиции

142 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Воздушная перспектива

Как правило, рассматривая какой-либо пейзаж, мы менее четко ви­дим те предметы, которые удалены от нас, чем те, которые находятся по­близости. Этот монокулярный источник информации, называемый воз­душной перспективой, является следствием влияния на свет мельчайших частиц, содержащихся в атмосфере. Свет, проходя через атмосферу, содержащую взвешенные твердые частицы, пары воды и прочие приме­си, рассеивается, что приводит к уменьшению четкости деталей и свети­мости ретинальных изображений объектов. Поскольку свет, который отражается от более удаленных предметов, проходит более длинный путь в атмосфере, нежели свет, который отражается от предметов, располо­женных ближе к наблюдателю, более удаленные предметы воспринима­ются менее четко, и чем дальше от наблюдателя они находятся, тем силь­нее проявляется этот эффект «дымки». Воздушная перспектива может служить признаком удаленности или глубины, и прежде всего в тех слу­чаях, когда речь идет об очень удаленных предметах (фотография, на ко­торой кажущаяся удаленность передана с помощью воздушной перспек­тивы, представлена на рис. 13).

Благодаря воздушной перспективе удаленные предметы меньше контрастируют с фоном, чем предметы, расположенные поблизости. [Име­ются] экспериментальные данные, из которых следует, что стимулы, рез­ко не контрастирующие с фоном, как правило, кажутся расположенными дальше, чем стимулы, контраст которых с фоном выражен более четко¹. Следовательно, кажущийся контраст является источником пространствен­ной информации, А это значит, что поддающаяся оценке информация о кажущейся глубине и удаленности, которую можно получить с помощью воздушной перспективы, определяется уменьшением контрастности в ре­зультате увеличения расстояния, с которого ведется наблюдение. Теперь понятно, почему в ясную погоду такие крупномасштабные объекты, как здания или горы, кажутся менее удаленными, чем в пасмурный день.

Затененность и светимость

Как правило, наибольшей светимостью обладает та поверхность, которая ближе к источнику света. По мере удаления от источника света светимость поверхностей уменьшается и возрастает их затененность. Че­редование света и тени также способствует восприятию глубины отгра­ниченных поверхностей. Посмотрите на выпуклости и неправильной фор­мы впадины, изображенные на рис. 2, а затем поверните рисунок на 180°.

¹ См.: О"Shea R.P., Blackburn S.G., Оно Hlroshi, Contrast as a depth cue // Vision Research. 1994. 34. P. 1595-1604; O'Shea R.P., Govan D.G. Blur and contrast as pictorial depth cues // Perception. 1997. 26. P. 599-612.

Шиффман X. Восприятие пространства...

Рис. 2. Свет и тень в качестве признаков глубины Если рисунок повернуть на 180°, выпуклости и углубления поменяются местами (то, что прежде было выпуклостью, станет впадиной, и наоборот)

То, что прежде воспринималось как выпуклость, станет казаться впади­ной, и наоборот.

Мы привыкли к тому, что свет падает сверху (солнце, люстры). И продолжаем так думать, даже повернув рисунок на 180°, в результате чего выпуклости и впадины меняются местами. Освещенные и затененные участки плоской картины являются потенциальными источниками ин­формации о глубине¹.

К трем годам дети уже привыкают к тому, что свет падает сверху, и на основании освещенности умеют отличать выпуклости от вогнутос-

¹ См.: ВегЬаит К., Bever Т., Chung C.S. Light source position in the perception of object shape // Perception. 1983. 72. P. 411-416; Berbaum K„ Bever Т., Chung C.S. Extending the perception of shape from known to unknown shading // Perception. 1984. 13. P. 479-88; Berbaum. K„ Tharp D., Mroczek K. Depth perception of surfaces in pictures: Looking for conventions of depiction in Pandora's box // Perception. 1983. 12. P. 5-20.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 3. Затененность и форма

Верхний ряд — фотография нескольких знакомых и незнакомых (трехмер­ных) объектов, затененность которых способствует распознаванию их фор­мы. Нижний ряд — три рисунка, показывающих, что изменение взаимного расположения освещенных и затененных участков оказывает захоткое влия­ние на восприятие формы объекта. На всех трех рисунках изображен один и тот же предмет. Тень на центральном рисунке подчеркивает выпуклость, однако, как следует из правого рисунка, тот же самый контур, но с другим расположением светотени, воспринимается как впадина, или коатер. (Верх­ний рисунок предоставлен Харви Шиффмаиом, нижней велт из работы¹)

тей (т.е. возвышения от углублений)². Более того, цыплята, подобно лю­дям, реагируют на раздражители так, как будто они освещены светом, падающим сверху, и эта реакция позволяет предположить, что если их способность интерпретировать затененность и светимость как простран­ственный признак не является врожденной, то уж во всяком случае раз­вивается на очень ранних стадиях филогенеза³.

Искусство Вермеера — пример мастерского использования светоте­ни для создания эффекта глубины на плоской поверхности.

¹ См.: Wyburn СМ., Pickford R.W., Hirst R.J. Human senses and perception. Toronto;
University of Toronto Press, 1964.

² См.: Benson C, YonasA. Development of sensitivity to static pictorial depth information
// Perception & Psychophysics. 1973. 73. P. 361-366; YonasA., Kuskowski M., Sternfels S.
The roles of frame of reference in the development of responsiveness to shading information
// Child Development. 1979. 50. P. 495-500.

⁸ См.: Hershberger W. Attached-shadow orientation perceived as depth by chickens reared in an environment illuminated from below // Journal of Comparative and Physiological Psychology. 1970. 73. P. 407-411.

Шиффман X. Восприятие пространства...

Затененность и форма. Правильная интерпретация наблюдаемой затененности и светимости поверхности может также явиться источни­ком информации о форме объектов¹. Как правило, если трехмерный объект освещен светом от единственного источника, взаимное располо­жение затененных и освещенных участков подчиняется определенным общим закономерностям. Поскольку те поверхности, которые располо­жены ближе к источнику света, оказываются наиболее освещенными, форма объекта влияет на чередование освещенных и затененных участ­ков. В результате этого поверхности, обращенные к источнику света, ка­жутся светлее, а противоположные им — темнее (рис. 3).

Кроме того, характер распределения света и тени на объекте способ­ствует восприятию свойств его поверхности. Так, постепенный переход от света к тени может быть признаком ее искривления, а внезапный, резкий переход от света к тени — свидетельством таких изменений, как острый край или угол. Затененность является основным источником простран­ственной информации. Возможно, следует согласиться с Клеффнером и Рамачандраном, которые полагают, что есть специальные нейроны, «выч­леняющие» из затененности информацию о форме².

Эдевация

Как правило, линия горизонта располагается в поле зрения выше (по вертикали), чем передний план. Соответственно если в поле зрения наблюдателя на разной высоте находятся два объекта и ему кажется, что они оба лежат ниже линии горизонта, то более удаленным ему будет казаться тот объект, который располагается выше. Элевация (иногда так­же называемая высотой расположения в поле зрения) может играть оп­ределенную роль в восприятии как относительной, так и абсолютной удаленности. Она также выступает и в качестве пространственного при­знака, когда речь идет о восприятии плоскостных изображений, создате­ли которых стремились передать эффект глубины³.

Линейная перспектива

Восприятие глубины на основании плоскостного изображения в

значительной мере облегчается за счет использования линейной перс-

¹ См.: Berbaum К., Bever Т., Chung C.S. Extending the perception of shape from known
to unknown shading // Perception. 1984, 13. P. 479-88; Kleffner DA., Ramachandran V.S.
On the perception of shape from shading // Perception & Psyehophysics. 1992. 52. P. 18-36.

² См.: Kleffner DA., Ramachandran V.S. On the perception of shape from shading //
Perception & Psyehophysics. 1992. 52. P. 18-36.

³ См.: Berbaum K„ Tharp D., Mroczek K. Depth perception of surfaces in pictures:
Looking for conventions of depiction in Pandora's box // Perception. 1983. 12. P. 5-20.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 4. Изображение прямоугольника представлено на плоскости картины в перспективе

Двухмерная проекция прямоугольника ABCD представлена на плоскости картины в виде трапеции abcd. Расстояния, отделяющие наиболее удален­ные друг от друга элементы прямоугольника (сегмент ВС), при проециро­вании на плоскость уменьшаются (bс). Обратите внимание на то, что по­скольку глаз воспринимает стимул как двухмерный (что и показано на плоскости картины), ретинальные изображения неограниченного числа трехмерных форм (формы 1, 2 и т.д.) будут одинаковыми¹

пективы (нередко называемой просто перспективой). Линейная перс­пектива предполагает планомерное уменьшение величины удаленных предметов и расстояний между ними. Изображение объемной сцены пре­терпевает такое же превращение, как и при проецировании на сетчатку (рис. 4).

Типичный пример линейной перспективы — железнодорожные рельсы — представлен на рис. 5.

Хотя рельсы параллельны, кажется, что вдали они сходятся в не­кой точке, которая называется точкой схода. Другой пример сходящих­ся в перспективе параллельных линий представлен на рис. 6.

Обратите внимание на то, что более удаленные концы досок кажут­ся уже. Художественное впечатление от линейной перспективы, исполь­зованной необычным образом, иллюстрируется рис. 7.

История линейной перспективы как приема, используемого в изоб­разительном искусстве, противоречива. В настоящее время общеприз­нано, что создателем теории линейной перспективы был живший в XV в. итальянский скульптор и архитектор Брунеллески², а его последователь Альберти придал ей формальную завершенность³.

¹ См.: Hochberg J.E. Perception. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1964.

² См.: Janson H.W. History of art. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1962; Lynes J A.
Brunelleschi's perspective reconsidered // Perception. 1980. 9. P. 87-99.

³ См.: Fineman MB. The inquisitive eye. N. Y.: Oxford University Press, 1981; Kubovy M.
Overview // K.R. Boff, L. Kaurman, J.P. Thomas (Eds.). Handbook of perception and human
performance. Vol. II: Cognitive processes and performance. N. Y.: Wiley, 1986.

Шиффман X. Восприятие пространства...

Рис. 5. Быть может, самая известная и поразительная особенность линейной перспективы — кажущееся схождение параллельных железнодорожных рель­сов. Расстояние между рельсами одинаково на всем их протяжении, но соот­ветствующие сетчаточные изображения, а следовательно и кажущиеся расстояния между уходящими вдаль рельсами, уменьшаются

Рис. 6. Доски, нарисованные в перспективе

Более удаленные от наблюдателя концы досок кажутся уже, хотя доски имеют прямоугольную форму и их ширина одинакова по всей длине

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 7. Необычное использование перспективы художником

1. Портрет Эдуарда VI исполнен в XVI в. Уильямом Скротсом с нарушением закона перспективы. Если смотреть на него сбоку, через выемку в раме, искажение устраня­ется (2). Вы сами сможете добиться анало­гичного эффекта, если приподнимите край страницы и посмотрите на портрет сбоку

Градиент текстуры

Многим естественным (покрытым травой или деревьями) и искус­ственным (дорогам, полам, тканям) поверхностям свойственна определен­ной формы микроструктура, обычно воспринимаемая как зернистость, или текстура. Согласно представлениям Гибсона¹, плотность подобных текстур изменяется непрерывно, т.е. поверхностям присущ определенный градиент текстуры, который в зависимости от физического взаиморас­положения этих объектов и поверхностей определяет структуру отража­емого ими оптического потока. Иначе говоря, когда мы смотрим на ка­кую-либо текстурированную поверхность, по мере ее удаления от нас ее текстура начинает казаться более тонкой, а образующие ее элементы — относительно мелкими и теснее примыкающими друг к другу, или более уплотненными. Точно так же, как и в случае с линейной перспективой, кажущаяся величина элементов и промежутков между ними с увеличе­нием расстояния уменьшается. В соответствии с этим восприятие такой

¹См.: Gibson J.J. The perception of the visual world. N. Y.: Houghton Mifflin, 1950.

Шиффман X. Восприятие пространства...

Рис. 9. Два вида оптических проекций лонгитюдной и фронтальной поверхностей: А — текстура ретинальной проекции ху, лонгитюдной поверхности XY имеет определенный градиент, и образующие ее элементы изменяются от более крупных и грубых до более мелких и тонких. Ретинальное изображение уz фронтальной поверхности YZ, находящейся прямо перед наблюдателем, изоморфно; В — второй вид оптических проекций поверхностей XY и YZ. Проекция текстуры поверхности XY, имеющей определенный градиент, воспринимается как «пол»; проекция изо­морфной текстуры поверхности YZ воспринимается как «стена»¹

текстурированной поверхности, как природный ландшафт, дает возмож­ность достаточно надежно оценить удаленность².

На основании информации о текстуре таких плоских поверхностей, как на фотографиях, можно также судить о глубине и удаленности³.

¹ См.: Gibson J.J. The perception of the visual world. N. Y.: Houghton Mifflin, 1950.

² См.: Sinai M.J., Ooi T.L., Zijiang J.H. Terrain influences the accurate judgment of
distance // Nature. 1998. 395. P. 497-500.

^s См.: Gibson J.J., Bridgeman B. The visual perception of surface texture in photographs // Psychological Research. 198T. 49. P. 1-5; Todd J.T., Akerstrom RA. Perception of three-dimensional form from patterns of optical texture // Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 1987. 13. P. 242-255.

150 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Сказанное иллюстрирует рис. 8, на котором представлены два примера изменений текстуры, называемых градиентом текстуры. Градиент, или постепенное изменение величины, формы или пространственного распо­ложения элементов, образующих паттерн текстуры, дает нам информа­цию об удаленности.

На рис. 9, А показано изменение текстуры ху — проекции на сет­чатке лонгитюдной поверхности XY: вблизи х располагаются более круп­ные, четко выраженные элементы, а вблизи у — более тонкие, плотнее примыкающие друг к другу элементы. Благодаря градиенту текстуры, отраженному в образе на сетчатке, наблюдателю кажется, что он смот­рит на удаляющуюся поверхность.

Глаз воспринимает изменение текстуры поверхности XY как про­исходящее с постоянной скоростью. Ретинальное изображение фронталь-

Рис. 10. Примеры кажущейся глубины, создаваемой постоянным и переменным градиентами текстуры

Изменение градиентов текстуры обозначает зрительно воспринимаемый обрыв А и угол Б. Изменение градиента текстуры усиливает впечатление кажущейся глубины «сетчатой» или «проволочной» комнаты В. Незначи­тельные изменения текстуры помогают идентифицировать эту форму как закругленную боковую поверхность барабана Г

Шиффман X. Восприятие пространства... 151

Рис. 11. Кажется, что диски расположены

на разных фронтальных плоскостях

Поскольку они загораживают равное число текстурных единиц,

кажется, что они равны по величине, но по-разному удалены от

наблюдателя. Согласно представлениям Гибсона, это является

следствием «правила равного числа элементов текстуры для

равных участков поверхности»¹.²

ной поверхности YZ, перпендикулярной направлению взгляда, отличает­ся от проекции поверхности XY: она не имеет градиента текстуры, т.е. изоморфна, поскольку все элементы находятся на равном удалении от глаза. Следовательно, паттерн YZ, которому соответствует изображение на сетчатке yz (рис. 9, А), воспринимается как «стена», перпендикуляр­ная паттерну XY — «полу» (рис. 9, Б).

Как следует из рис. 10, роль изменения текстуры в качестве источ­ника зрительной информации настолько велика, что даже простые двух­мерные рисунки создают иллюзию пространства.

Примеры, представленные на рис. 10, свидетельствуют о том, что и прерывистость текстуры, и ее неравномерные изменения передают та-

¹ См.: Gibson J J. The ecological approach to visual perception. Boston: Houghton Mifflin,
1979.

² См.: Neisser U. Processes of vision //' Scientific American. 219. 1968. P. 204-205.

152 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

кие особенности поверхности, как искривленность, создают впечатление зрительного обрыва, а также являются источником информации о геомет­рии реальной поверхности объекта и ее наклоне относительно фронталь­ной линии наблюдателя.

Градиент текстуры наряду с интерпозицией и линейной перспекти­вой может быть полезен при оценке кажущихся размеров объектов. Найссер отмечает, что увеличение плотности текстуры ретинального изобра­жения, соответствующее увеличению расстояния от наблюдателя до объектов, дает «шкалу» для оценки величины последних¹. В идеальном случае, когда все элементы текстуры идентичны, физически одинаковые объекты, загораживающие или покрывающие одинаковое число текстур­ных единиц (рис. 11), воспринимаются как равновеликие, хотя их ретинальные изображения отличаются по величине вследствие разной удален­ности от наблюдателя.

Относительный размер

Признак удаленности, называемый относительным размером, при­меним в тех случаях, когда две похожие или идентичные формы разной величины рассматриваются одновременно или непосредственно одна за другой. В таких ситуациях больший по величине объект кажется распо­ложенным ближе к наблюдателю². То, что относительный размер действи­тельно является признаком удаленности, показано на рис. 12.

Чтобы правильно интерпретировать этот признак удаленности, не требуется ни специального научения, ни опыта общения с объектами. Скорее можно сказать, что в некоторых ситуациях изображения объек­тов одинаковой формы, но разного размера, — вполне достаточные сти­мулы для того, чтобы возникло ощущение глубины.

Рис. 12, Относительный размер Изображения одинаковых по форме, но разных по величине объектов могут создать иллюзию глубины. Наблюдателю кажет­ся, что большие по величине квадраты расположены ближе к нему, чем квадраты меньшего размера

¹ См.: Nelsser U. Processes of vision // Scientific American. 219. 1988. P. 204-205.

² См.: Hochberg J.E, Perception. Bnglewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1964.

Шиффман X. Восприятие пространства...

Пикторальное (картинное) восприятие

Линейная перспектива, градиент текстуры и относительная величи­на — все это частные случаи проявления общего принципа геометрической оптики применительно к связи между изображением на сетчатке и рассто­янием от наблюдателя до объекта: величина ретинального изображения пропорциональна расстоянию от наблюдателя до объекта. Непосредствен­ным следствием совместного действия этих статических монокулярных признаков является то, что при увеличении расстояния от объекта до на­блюдателя изображение объекта на сетчатке уменьшается. Будучи учтен­ным при создании плоских, двухмерных композиций, этот принцип легко позволяет создать впечатление глубины и удаленности. Использование в фотографии дли в живописи статичных монокулярных признаков, описан-

Рис. 13. Восприятие глубины

Для восприятия этой фотографии, сделанной с высоты птичьего поле­та, важны различные статичные монокулярные признаки. Благодаря прежде всего воздушной перспективе элементы городского пейзажа, расположенные на переднем плане, кажутся более резко очерченными и воспринимаются более отчетливо, чем элементы на заднем плане

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

ных выше, — интерпозиции, затененности и линейной перспективы — делает возможным пикторалъное (или картинное) восприятие — воспри­ятие глубины на основе плоскостного изображения (рис. 13).

Репродукция картины, представленная на рис. 14, тоже иллюстри­рует восприятие глубины, но в ней представлена причудливая смесь про­странственных признаков. Хотя некоторые из них использованы вполне корректно, другие, противоречащие друг другу признаки намеренно со­здают такие пространственные связи, которые в действительности невоз­можны.

Рис. 14. Гравюра Уильяма Хогарта «Искаженная перспектива» (1754) — пример сознательно неправильного использования художником некоторых статичных признаков глубины

Гравюра предназначалась в качестве иллюстрации для фронтисписа кни­ги, и сопровождавшее ее описание роли перспективы достойно того, чтобы его привести: «Всякий, кто занимается гравюрой, не зная зако­нов перспективы, рискует создать нелепицу, подобную той, что пред­ставлена на фронтисписе этой книги». Ясно, что в гравюре Хогарта помимо перспективы неверно использованы и другие признаки, в част­ности интерпозиция и относительный размер. (Источник: Corbis Images)

Шиффман X. Восприятие пространства...

Вторым фактором, способным влиять на восприятие глубины, яв­ляется количество деталей, изображенных на картине. В реальной жиз­ни чем дальше от нас находятся объекты, тем меньше деталей мы видим. Следовательно, и восприятие глубины на основании двухмерного изобра­жения может быть усилено деталями предметов, которые кажутся лежа­щими на плоскости. Леонардо да Винчи называл градиент деталей кар­тины «перспективой исчезновения» и считал, что «более удаленные от зрителя детали картины должны быть менее завершенными»¹. Следова­тельно, коль скоро большая деталировка является признаком меньшего расстояния, художник может влиять на восприятие кажущейся удален­ности, изменяя степень деталировки.

Прием, успешно используемый для создания эффекта глубины на фотографиях и в компьютерной графике, называется размывкой. Разная степень размытости различных участков изображения является эффек­тивным средством влияния на восприятие глубины². Так, если один фраг­мент композиции резко сфокусирован, а примыкающий к нему — раз­мыт, зрителю будет казаться, что они лежат на разной глубине. Более конкретно эта мысль может быть выражена следующим образом: если между двумя участками проходит резкая граница, тот участок, который виден более отчетливо, кажется наблюдателю расположенным ближе к нему, а при размытой границе более близким будет казаться менее сфоку­сированный участок.

Восприятие глубины может быть усилено за счет подавления плос­костных признаков, т.е. за счет уменьшения объема информации о том, что зритель видит именно двухмерное изображение. Например, если смотреть на плоскую картину через свернутый в трубку лист бумаги, не только исключается влияние рамы картины, но и менее заметными ста­новятся признаки того, что картина — плоская поверхность. При этом значительно усиливается впечатление объемности, глубины того, что изображено на полотне³. Как правило, все, что уменьшает впечатление от картины как от плоскостного, двухмерного изображения, усиливает восприятие заложенной в ней информации о глубине.

Описанные в этом подразделе пикториальные признаки — статичес­кие и монокулярные признаки, создающие эффект глубины на двухмер­ной, плоской поверхности. Восприятию глубины также способствуют и некоторые важные монокулярные источники информации о движении. Однако в отличие от статических признаков эти монокулярные призна-

¹ См.: Bloomer CM. Principles of visual perception. N. Y.: Van Nostrand Reinhold,
1976. P. 83.

² См.: Mather G. Image blur as a pictorial depth cue // Proceedings of the Royal Society
of London. B. 1996. 263. P. 169-172; Mather G. The use of image blur as a depth cue //
Perception. 1997. 26. P. 1147-1158.

³ См.: Schlosberg H. Stereoscopic depth from single pictures // American Journal of
Psychology. 1941. 54. P. 601-605.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

ки не могут быть представлены в двумерных изображениях. К ним отно­сятся монокулярный параллакс движения, естественная перспектива и аккомодация.

Монокулярный параллакс движения

Монокулярный параллакс движения (от греческого слова parataxis — перемена, изменение) — это монокулярный источник информации о глу­бине я взаимном расположении объектов в поле зрения, возникающий в результате перемещения наблюдателя или объектов. Более точное опре­деление монокулярного параллакса движения таково: параллакс движе­ния — это изменения во взаимном расположении ретинальных изображе­ний объектов, лежащих на разном удалении от наблюдателя, вызванные поворотом его головы. Когда наблюдатель фиксирует свой взгляд на какой-нибудь точке, находящейся в поле зрения, а его голова совершает движе­ние (пусть даже незначительное), ему начинает казаться, что объекты, лежащие ближе точки фиксации, перемещаются быстрее, чем более уда­ленные объекты. Короче говоря, ему кажется, что более близко располо­женные предметы перемещаются быстрее, нежели более удаленные.

Кроме того, кажущееся направле­ние движения близко расположенных объектов отличается от кажущегося на­правления движения удаленных объек­тов. Наблюдателю кажется, что объекты, расположенные ближе точки фиксации взгляда, перемещаются в направлении, противоположном направлению движе­ния его головы, а направление движения объектов, лежащих за точкой фиксации, совпадает с направлением движ