Восприятие пространства. Признаки удаленности и

Глубины: окуломоторные, монокулярные

(изобразительные), бинокулярные, трансформационные.

Механизмы стереозрения: теоретический и эмпирический

Гороптер, зона Панума. Стереограммы Юлеша

Р.Вудвортс

ЗРИТЕЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ ГЛУБИНЫ *

Проблема трехмерного зрительного восприятия давно уже занимает художников, философов и пси­хологов.

Она связана с самим устройством глаза, кото­рый формирует оптическое изображение трехмерного пространства на поверхности сетчатки. Понятно, как такой механизм может обеспечивать восприятие на­правления объекта, и гораздо менее ясно, как он справляется с оценкой расстояния до него. Эта труд­ность демонстрируется рис. 1. Различные направле­ния (А, Б), проецируются в различные точки сетчат­ки (а, б) и поэтому могут различаться. Проекции же точек, лежащих в одном направлении (А_{, А₂, AJ, попадают на одну и ту же точку сетчатки (а): как же человек может сказать, какая из них ближе и какая дальше? В этом и заключается проблема восприятия глубины.

Рис. 1. Проблема восприятия глубины. Все точ­ки данной прямой (А,, \, А,) проецируются на одну и ту же точку сетчатки (а). Таким образом, положе­ние точки на сетчатке может указывать лишь направ­ление объекта, но не его расстояние от глаза

Указанная проблема может быть выражена с помощью знакомой нам формулы: R =fl,S, О)**. Тип ответа (К) зависит от схемы эксперимента. В экспе­риментах с животными, к сожалению, очень немно­гочисленных, мы можем использовать некоторые

* Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.Б.Гиппенрейтер, М.Б.Михалевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 302-320, 334-343.

** Я - ответ (англ. Response), S - стимул (англ. Stimulus), О -наблюдатель (англ. Observer).

двигательные реакции, например, прыжок, который должен точно соответствовать ширине препятствия. В экспериментах на человеке обычно используется речевой отчет или его эквивалент, определяемый ин­струкцией. Например, испытуемого можно попро­сить оценить расстояние до объекта в метрах, или уравнять удаленность двух объектов (метод установ­ки), или оценить, какой из двух объектов дальше (метод границ или метод постоянных стимулов). Наша задача состоит в том, чтобы показать, как S- и 0-переменные определяют ответ. И здесь мы сталкива­емся с некоторыми трудностями. Существуют уста­новочные движения глаз, связанные с расстояни­ем, — аккомодация и конвергенция, которые явля­ются очевидными ответами и могли бы использо­ваться как индикаторы адекватности и неадекватно­сти оценки удаленности. Но они обычно не исполь­зуются в качестве R при исследовании восприятия глубины. Сокращающиеся глазные мышцы посыла­ют импульсы обратной связи в мозг, и когда мы об­суждаем возможную роль кинестетических импуль­сов в восприятии глубины, они выступают как S-переменные. В большинстве экспериментов движе­ния глаз вообще не являются, строго говоря, ни S-, ни Л-переменными и должны рассматриваться как О-переменные или как промежуточные переменные. Есть другой и очень важный класс О-переменных: эффекты прошлого опыта, включающие как долго­временные эффекты научения, так и преходящее действие "установки". Одной из традиционных про­блем восприятия глубины, которой мы не будем под­робно касаться, является проблема относительной роли приобретенного опыта и врожденных факто­ров как О-переменных.

Лабораторные исследования восприятия глуби­ны касаются главным образом ^-переменных, кото­рые являются показателями или индикаторами уда­ленности объекта. Они обычно называются призна­ками глубины или удаленности. Как же нам обнару­жить или оценить эти признаки? Почему бы не по­просить наблюдателя рассказать, какими признака­ми он пользуется, когда оценивает удаленность од­ного предмета относительно другого? Препятствием здесь является то, что обычно он не может ответить на этот вопрос. Наблюдатель может даже утверждать, что вовсе не нуждается в признаках, поскольку не­посредственно видит расстояние. Однако, как пока­зывает анализ, это не так. Существует мнение, что наблюдатель не может использовать признак, не осоз­навая его. Признак есть сигнал расстояния, следова-

тельно, расстояние представляет собой значение это­го сигнала. Если человек не осознает сам сигнал, как он может осознавать его значение? Можно ответить, что наблюдателя интересует в целом только значе­ние, и если он быстро его схватывает, сигнал забы­вается или вообще не замечается отдельно от значе­ния. Во всяком случае существует множество при­знаков, которые используются, но остаются неза­меченными. Например, бинауральная разность во времени поступления звука как признак его направ­ления. Бесспорно, иногда наблюдатель может ска­зать, какой признак он использует; например, ког­да он говорит: "Тот корабль, должно быть, очень да­леко, так как над горизонтом видна лишь его труба". Вообще же мы должны избегать чрезмерной интел­лектуализации восприятия. Оно скорее напоминает современный прибор управления противовоздушным огнем: люди вводят в него данные, поворачивая ру­коятки, устанавливая шкалы и т. д., т. е. поставляют ему признаки или ^-переменные; машина же интег­рирует эти данные, наводит орудие соответственно направлению и дальности цели. Эту машину можно было бы назвать "машиной восприятия глубины". Воп­рос об осознании при восприятии должен беспоко­ить нас не больше, чем в случае машины. Если бы нам удалось показать, что такие-то стимульные пе­ременные определяют перцептивный ответ наблю­дателя, это был бы важный результат.

Имеется одно существенное различие в исполь­зовании признаков глубины между машиной и на­блюдателем. В машину не вводятся несущественные или избыточные данные, тогда как человек имеет с ними дело непрерывно. Таким образом, к нашей проблеме можно подойти, выяснив прежде всего, какие признаки глубины представлены в ситуации, а затем экспериментально исследовать, какие из этих признаков фактически используются.

Возможные признаки глубины

При разработке оптического прибора для изме­рения расстояния от объекта до наблюдателя можно использовать один из двух основных принципов — фокусировку или триангуляцию. Рассмотрим эти принципы как основу для оценки в дальнейшем раз­личных факторов восприятия глубины.

Фокусировка

Чтобы получить четкое изображение при данном расстоянии, фотоаппарат должен быть наведен на резкость. <...> Для этого необходим, во-первых, мас­штаб удаленности, показывающий, насколько сле­дует выдвинуть линзу, чтобы сфокусировать изобра­жение при заданном расстоянии; во-вторых, мато­вое стекло, заменяющее пленку во время процесса фокусировки. Если после фокусировки прочесть мас­штаб, можно определить (ранее неизвестное) рас­стояние до объекта.

Фокусировка глаза на объект осуществляется не перемещением линзы (как в фотоаппарате), а изме­нением ее кривизны и силы. Этот процесс, называе­мый аккомодацией, осуществляется цилиарной мыш-

цей. Если объект сравнительно далеко (1,8л или боль­ше), мышца расслаблена; по мере приближения объекта сокращение мышцы увеличивается, что за­ставляет линзу все больше и больше искривляться. Здесь, таким образом, заложен важный признак глу­бины. Сначала обеспечивается четкое изображение объекта (путем проб и ошибок), затем степень со­кращения цилиарной мышцы с помощью кинесте­тических импульсов передается в мозг и может слу­жить показателем расстояния до объекта. Фокусируя близкий предмет, например, кончик карандаша в не­скольких сантиметрах от открытого глаза, можно ощутить напряжение мышц, но наличие такого осознаваемого ощущения, как мы уже говорили, не является необходимым. При отсутствии чего-либо лучшего этот признак может использоваться на не­больших расстояниях. Однако тот факт, что перевод глаз с одного близкого объекта на другой обычно не вызывает у нас никаких "сопутствующих" ощущений, указывает скорее на то, что главную роль здесь игра­ют другие признаки, а кинестетический признак оказывается избыточным. Существен ли он вообще? Это можно установить лишь в экспериментах, где будут исключены все другие признаки удаленности.

Триангуляция

В основе второго возможного признака удаленно­сти лежит свойство треугольника. Землемер может измерить ширину реки, проведя вдоль берега базовую линию и наблюдая из концов этой линии некоторую точку на противоположном берегу реки. Зная размеры одной стороны и двух прилежащих к ней углов треу­гольника, с помощью тригонометрии он может вы­числить искомую ширину. Человек при бинокулярном зрении имеет в своем распоряжении подобные дан­ные. Он направляет взгляд на объект и конвергирует глаза так, чтобы спроецировать его в фовеа каждого глаза, получив тем самым слитное изображение. В этом случае он имеет дело с треугольником, основанием которого является расстояние между глазами, а при­лежащие углы задаются степенью конвергенции каж­дого глаза или их суммой, которая равна углу конвер­генции. Человек, конечно, не может оценить в мил­лиметрах расстояние между своими глазами, однако он привык к этому расстоянию. Он также не воспри­нимает угол конвергенции в радианах или градусах, но вполне может регистрировать его по степени со­кращения мышц. Слитное видение удаленного объек­та (находящегося, например, в 45 м от наблюдателя) происходит при параллельном положении глаз, но по мере приближения объекта степень сокращения внут­ренних прямых мышц постепенно увеличивается, ки­нестетическая импульсация от этих мышц в качестве сигнала обратной связи поступает в мозг и служит одним из возможных признаков удаленности. Если этот признак недостаточно точен для оценки абсолютного значения удаленности, он все-таки позволяет наблю­дателю сказать, какой из двух объектов дальше.

Двоящиеся изображения

Кинестетический признак конвергенции (как и аккомодации) действует только после того, как на

основе некоторых предварительных признаков или путем проб и ошибок получено слитное изображе­ние. В бинокулярном зрении всегда присутствует хо­роший исходный признак, оптический по своей при­роде.

Простой эксперимент обнаруживает следующий фундаментальный факт. Возьмем прямоугольную полоску плотной бумаги или просто линейку и по­местим ее перед глазами, направив от себя так, что­бы она смотрела одной гранью вправо, другой —вле­во. Правый глаз тогда будет видеть правую сторону, а левый - левую. Если смотреть одним правым гла­зом, дальний конец будет виден справа от ближне­го; поэтому глаз смещается вправо при переводе взгляда с ближнего конца на дальний и влево при переводе с дальнего на ближний. Если смотреть од­ним левым глазом, дальний конец виден слева от ближнего, что соответственно при переводе взора заставляет левый глаз смещаться в направлении, противоположном движению правого. Теперь посмот­рим двумя глазами и увидим сразу обе стороны. Если фиксировать ближний конец, дальний начнет раз­дваиваться, образуя букву V, направленную откры­той частью от наблюдателя, причем то, что видно правым глазом, лежит справа. Если же фиксировать дальний конец, та же К-образная фигура будет на­правлена открытой частью к наблюдателю, и види­мое правым глазом окажется слева. При бинокуляр­ной смене фиксации каждый глаз будет следовать вдоль своего изображения, как если бы он был от­крыт только один. В общем случае, если ближний и дальний объекты расположены прямо перед нами и мы фиксируем ближний объект, изображение даль­него объекта двоится, причем видимое правым гла­зом лежит справа от того, что видно левым. Когда же фиксируется дальний объект, двоится изображе­ние ближнего, и видимое правым глазом лежит сле­ва от того, что видно левым. Таким образом, если мы получаем перекрещивающиеся двойные изобра­жения предмета, этот предмет лежит ближе к точке фиксации, и мы должны увеличить конвергенцию, чтобы увидеть его четко; если же мы получаем непе-рекрещивающиеся двойные изображения предмета, он лежит за точкой фиксации и нужно ослабить кон­вергенцию (посмотреть вдаль), чтобы увидеть его четко.

Когда ближняя и дальняя точки не лежат на од­ной линии взора, перевод глаз с одной точки фик­сации на другую состоит из скачка и конвергенции. Скачок определяется направлением объекта и мо­жет считаться равным для обоих глаз, тогда как дви­жения конвергенции зависят от удаленности объек­та и по существу проходят так же, как в рассмотрен­ном простом случае.

На значение двойных изображений как призна­ков глубины указывал еще Геринг (1861—1864), но эта точка зрения пересматривалась более поздними исследователями. То, что некоторые люди не видят двойных изображений по причине сильного доми­нирования одного глаза, не может служить доводом против их функционального значения. Однако пря­мо проверить это очень трудно; дело в том, что не­возможно отделить двойные изображения от бино­кулярного зрения, чтобы посмотреть, сколь много потеряет от этого восприятие глубины.

Бинокулярная диспаратность

Изображение двоится, когда проекция объекта попадает на некорреспондирующие области двух сет­чаток. Когда глаза сконвергированы на объекте, его изображения на обеих сетчатках попадают в фовеа, т.е. в корреспондирующие области. Другие объекты могут восприниматься слитно, если они находятся на том же расстоянии, что и точка фиксации, по­скольку их изображение также проецируется на кор­респондирующие области. Но объекты, находящие­ся ближе и дальше точки фиксации, проецируются на некорреспондирующие, или "диспаратные", об­ласти сетчатки, и как говорят, обнаруживают дис­паратность. Степень диспаратности можно оценить количественно. Если держать два указательных паль­ца прямо перед собой и, фиксируя ближний палец, все более удалять другой, или же, наоборот, фикси­руя дальний, приближать ближний, то в обоих слу­чаях диспаратность растет с увеличением расстоя­ния между пальцами. Диспаратность в угловых еди­ницах измеряется разностью углов конвергенции на ближней и дальней точках, т.е. равна изменению кон­вергенции при переходе от одной точки к другой.

Более наглядно диспаратность можно предста­вить, проецируя сетчаточные изображения на фрон­тальную плоскость, проходящую через точку кон­вергенции (см. рис. 2). Здесь мы имеем дело с танген­сами углов конвергенции, а не с углами, измерен­ными в градусах.

F F

Рис. 2. Диспаратность демонстрируется с помо­щью проекционного метода. Глаза фиксируют сере­дину прямой NF, направленной прямо от наблюда­теля. Для большей простоты на первом рисунке при­водится проекция для левого глаза. Фиксируемая сред­няя точка проецируется в фовеа, дальний конец пря­мой - справа, а ближний - слева от фовеа. Проек­ция дальнего конца на фронтальную плоскость, про­ходящую через точку фиксации, — точка F_L, а ближ­него - N_v Проекции для правого глаза подобны, но имеют противоположные направления. На втором рисунке та же прямая рассматривается бинокуляр-но, и проекции для левого и правого глаза совмеще­ны. Как видно, раздвоенное изображение точки F — неперекрещенное, а точки N— перекрещенное. Дис­паратность изображенной точки /показана как /", к /"„, а точки N ~ как N_R и N_L. Если прямую NF распо­ложить наклонно или сдвинуть в сторону, то для определения диспаратности пригоден тот же метод. Фигура станет несимметричной, тем не менее ос­новной факт останется в силе: если некоторая точка лежит за плоскостью точки фиксации, ее проекция для правого глаза всегда находится правее ее проек­ции для левого глаза

Гороптер

Для полноты изложения мы должны упомянуть о гороптере. Это геометрическое место всех точек про­странства, которые дают недиспаратные изображе­ния при данной степени конвергенции. Допустим, фиксируется объект на расстоянии 3 ж от головы. Фиксируемый объект будет казаться слитным, так как глаза сконвергированы на нем, обеспечивая по­падание его изображения на корреспондирующие фовеальные точки обоих глаз. Объекты, находящие­ся ближе и дальше точки фиксации, но на той же линии взора, будут давать двоящиеся изображения, так как они стимулируют некорреспондирующие точки сетчаток.

Рассмотрим теперь объекты, лежащие в стороне от точки фиксации на периферии поля зрения. На­сколько они должны быть удалены, чтобы стимули­ровать корреспондирующие точки и восприниматься слитно? На первый взгляд может показаться, что все точки, лежащие на одинаковом расстоянии от глаз, в нашем примере на расстоянии 3 м, должны ви­деться слитно, т. е. что гороптер будет сферической поверхностью с радиусом 3 м и центром у переноси­цы. Однако это оказывается совершенно неверным. Геометрически можно показать, что теоретической формой гороптера является окружность, проходя­щая через точку фиксации и центры вращения обо­их глаз. Однако при экспериментальной проверке и это оказывается неверным из-за определенных ус­ложняющих факторов в самих глазах. Эксперимен­тальное определение действительного, или эмпири­ческого гороптера просто в теории, но утомительно на практике. Испытуемый должен удерживать фик­сацию на одном стержне и подбирать положение другого в разных точках периферии до тех пор, пока они не будут видеться слитно (рис. 3). Как оказывает­ся, действительная форма гороптера меняется вмес­те с удалением точки фиксации.

Рис. 3. Эмпирический гороптер. Если глаза скон­вергированы на точке F_r то любая точка кривой, проходящей через F_v будет восприниматься слитно. Точки, расположенные ближе и дальше ее, будут двоиться. Фактическая форма гороптера меняется при удалении точки фиксации, как это видно из кри­вых, проходящих через F₂ и F_y (Огл., 1950)

Знание гороптера важно для полного математи­ческого анализа определенных аспектов восприятия глубины (Гельмголъц, 1925; Огл., 1950), но для боль­шинства из нас, к счастью, достаточно поверхност­ного знакомства с этим сложным вопросом.

Двигательный параллакс

В общем случае параллакс - это изменение по­ложения объекта, вызванное изменением положе­ния наблюдателя. Бинокулярный параллакс обуслов­лен небольшим различием в положении обоих глаз. При смещении головы на 15 ел в сторону имеет ме­сто значительно больший параллакс. Такое смеще­ние дает очень разные картины объекта, но поскольку они не одновременны, отчетливого стереоскопичес­кого бинокулярного эффекта при этом получить не­возможно. Однако во время движения мы, действи­тельно, получаем ясные впечатления об относитель­ной скорости объектов. Когда мы смещаемся впра­во, все объекты движутся влево, однако угловое смещение отдаленных объектов значительно мень­ше, чем ближних (чисто геометрический эффект).

Глаза наблюдателя не остаются пассивными при движении головы или тела. Они фиксируют некото­рый объект и удерживают фиксацию на нем с помо­щью компенсаторных прослеживающих движений. Если фиксировать объект, находящийся на среднем расстоянии и при этом двигать голову вправо, то изображения всех более близких объектов будут пе­ремещаться по сетчатке в одном направлении, а всех более далеких — в противоположном. Все далекие объекты как бы следуют за вами, тогда как ближние перемещаются вам навстречу. При этом чем ближе объект, тем больше скорость его относительного встречного движения. Наоборот, чем объект дальше, тем больше скорость его относительного сопровож­дающего движения. Мы не знаем, насколько исполь­зуется этот великолепный признак глубины. В лесу или в другом подобном месте расстояния как бы ожи­вают, как только мы начинаем двигаться. При быст­рой езде на автомобиле оживают даже дали.

Размер как признак глубины

Знакомый размер объекта является хорошим признаком его удаленности. Этот признак, как и рас­смотренные нами выше, базируется па свойствах треугольника. На рис. 4 действительный размер объек­та -A, D - его удаленность, а - величина сетчаточ-ного изображения, d — расстояние от точки пересе­чения всех лучей (центра линзы) до сетчатки. Таким образом, мы имеем два подобных треугольника, в которых a/d =A/D. Когда человек смотрит на объект, размеры and заданы, даже если он этого неосозна­ет. Размер его глазного яблока можно принять за еди­ницу; тогда из уравнения следует, что а = A/D. Вели­чина сетчаточного изображения, по-видимому, как-то регистрируется нервной системой. Если человек знает реальный размер (А) объекта, он может, ре­шив уравнение, получить расстояние до него (£>). По­скольку мы, действительно, знаем размеры многих объектов, вполне возможно, что мы пользуемся этим при оценке расстояний. Сюда же относятся многие

признаки, используемые художниками для изоора-жеиия глубины. Относительный размер, линейная перспектива, положение в поле зрения — все это может быть сведено к той же самой основной фор­муле. Например, железнодорожные шпалы представ­ляют собой серию объектов известного (и одинако­вого) размера, дающих постепенно уменьшающие­ся ретинадьиые изображения. Поскольку /( остается постоянным, а а уменьшается, из уравнения следует увеличение D. Таким образом, полотно восприни­мается уходящим вдаль. Есть, правда, один сугубо зрительный признак, которым не могут пользовать­ся художники: скорость перемещения сетчаточиого изображения объекта, движущегося с известной нам скоростью, характеризует его удаленность. Это не что иное, как соответственно а и А в единицу времени. То же уравнение позволяет определить Л при задан­ных D и а, как это происходит в экспериментах на константность величины и во многих жизненных ситуациях.

падающая на сферическую или ребристую поверх­ность. Тень, отбрасываемая одним объектом на дру­гой, показывает, какой из них дальше, обнаружи­вая при этом положение источника или направле­ние света. Ложные тени или ложные источники све­та могут вызывать очень интересные эффекты, на­пример, превращение выпуклого рельефа в вогну­тый и обратно. Воронки от снарядов, снятые с возду­ха, выглядят как горы, если перевернуть фотографию вверх ногами. Известно также множество других при­меров. Простой рис. 5, если его показать многим ис­пытуемым, обнаружит ряд характерных фактов:

1) обычно кажется, что свет пи картину падает
сверху;

2) выпуклое видится чаше, чем вогнутое;

3) есть тенденция видеть рельеф всех фигур оди­
наковым.

N

Рис: 4. Геометрические соотношения размеров и удаленности. А и а —соответственно размеры объекта и его сетчатомпого изображения. /> и d — расстояния от фокуса хрусталика (/V) соответственно до объекта и до сетчатки. Поскольку </ постоянно, уравнение может быть записано в виде: а~ A/D. Отношение A/D есть tg угла зрения (V) (Шлосберг. 1950)

Наложение или перекрытие

Невозможность увидеть что-либо за углом — одна из самых простых истин зрительного опыта, исти­на, которую очень рано понимает ребенок. Ом обу­чается тому, что один объект может быть скрыт за другим, что закрытый объект находится дальше и что часто можно увидеть скрытый объект, сдвинув­шись вправо или влево. Таким образом, сочетая прин­ципы наложения и двигательного параллакса, он может познакомиться с другими признаками глуби­ны. Когда дальний объект лишь частично закрыт ближним, их общий контур может указать, какой из них ближе, без всякого перемещения наблюдателя и без предварительного знакомства с ними (Ратуш, 1949). Более законченная фигура также кажется на­ходящейся ближе (Чапанис и Мак-Клери, 1953). В оп­ределенных ситуациях наложение является един­ственно надежным признаком относительного рас­стояния; например, при нолевой стрельбе, если взрыв снаряда закрывает цель, прицел дал "недолет", если же цель выступает на фоне взрыва, то произо­шел "перелет". Когда Шривер (1925) "сталкивал" между собой признаки глубины, перекрытие оказалось са­мым сильным из них. Солнечное затмение означает, что Луна находится между Солнцем и Землей.

Тени

Еще одним признаком глубины и рельефа, ши­роко используемым художниками, является тень,

О С

о

OOOQOOOO

Рис. 5. Выпуклое и вогнутое на плоскости, при освещении с одной стороны. Переверните картинку (Фап:ш<), 1938)

Предположение, что свет надает сверху, у детей выражено столь же сильно, что и у взрослых {Фаи-энд, 1938). Является ли эта тенденция результатом почти универсального опыта или врожденной реак­цией на такое свойство среды? Гесс (1950) держал экспериментальную группу цыплят с самого рожде­ния в клетке, свет в которую проходил только снизу через проволочную сетку днища; потолок и стены в ней были покрыты черной тканью, и даже кормуш­ка была стеклянной. Контрольная группа росла при обычном верхнем освещении. Затем в тестовой про­бе цыплятам предъявлялась вертикально закреплен­ная фотография рассыпанных зерен пшеницы, на одной половине которой зерна отбрасывали тень вниз, как от источника, расположенного сверху, на другой — вверх. В возрасте семи недель многие цып­лята начинали клевать нарисованные зерна; практи­чески они выбирали именно те зерна, которые со­ответствовали знакомому освещению: те, что выра­щивались в условиях света снизу, выбирали зерна с тенью, отбрасываемой вверх. Второй эксперимент, проведенный 1-6 недель спустя, был менее удач ным и показа!!, что приспособление к свету, идушс-

му снизу, по-видимому, более трудно, так как верх­ний свет больше соответствует природе цыплят. Воп­рос о соотношении природы и воспитания можно поставить в отношении каждого признака глубины. Однако экспериментальные факты здесь получить чрезвычайно трудно, так как обучение простран­ственному зрению происходит даже у ребенка пре­имущественно в самые первые месяцы жизни.

Воздушная перспектива

Далекие горы кажутся голубыми в ясную пого­ду, городские же постройки всего в нескольких квар­талах от нас кажутся серыми в дымном городе. В воз­духе всегда есть достаточное количество воды и пыли, чтобы вызвать этот эффект. Воздушная перспектива начинает играть важную роль, когда из-за очень боль­шого расстояния другие признаки теряют силу.

Градиенты

В своей, чрезвычайно известной книге, посвя­щенной восприятию пространства, Гибсон (1950) обратил внимание на роль поверхностей, таких, как пол или земля, по которым мы ползаем, ходим, ез­дим, над которыми мы летаем. Когда психологи го­ворят о признаках глубины, они обычно имеют в виду расстояние до изолированного объекта или от­носительное расстояние между двумя объектами и в своих экспериментах стараются скрыть пол, пото­лок, стены, так как они, находясь в поле зрения испытуемого, снимают все трудности в оценке рас­стояния. Гибсон утверждает, что наблюдатель имеет непосредственное зрительное доказательство того, что пол - плоская поверхность, простирающаяся перед ним. Если на полу имеются регулярные метки или видимая текстура, то по мере роста удаленнос­ти эта текстура становится для глаз все более плот­ной. Подобные градиенты текстуры можно видеть на дороге, в поле или на водной поверхности, посмот­рев прямо перед собой (рис. 6).

Рис. 6. Градиент текстуры, создающей впечат­ление глубины {Гибсон, 1950)

Текстурный градиент является таким же реаль­ным свойством сетчаточной стимуляции, как цвет или яркость. Линейная перспектива и двигательный параллакс создают дополнительные градиенты, обес­печивающие пространственное восприятие. Эти гра-

диенты сетчаточных изображений непосредственно связаны, с одной стороны, с объективными рассто­яниями, с другой стороны, с субъективными впе­чатлениями об удаленности. Таким образом, целост­ное восприятие окружающего пространства проис­ходит скорее всего до, а не после восприятия уда­ленности отдельных объектов. Такова в самых общих чертах теория Гибсона.

Взаимодействие признаков

В любом реальном случае восприятие глубины может опираться на несколько описанных выше при­знаков. Результат при этом не обязательно должен быть простой суммой действия каждого из них. Один сильный признак, такой, как перекрытие, может полностью определить перцептивный эффект, све­дя на нет действие других. С другой стороны, вос­приятие может оказаться нестабильным и изменчи­вым. Как правило, известные нам объекты порази­тельно устойчивы и часто сопротивляются искаже­ниям, вносимым неправильными аккомодацией, конвергенцией или сетчаточной диспаратностью. Поэтому попытки изолировать какой-либо фактор должны делаться с крайней осторожностью. Как мы увидим далее, многие разногласия в литературе обус­ловлены недостаточным вниманием к этому обстоя­тельству. Трудности такого рода привели некоторых психологов к отказу от аналитического подхода (Вер-нон, 1937). Но давайте вернемся к эксперименталь­ным попыткам оценить роль рассмотренных ранее возможных признаков глубины.

Первым крупным экспериментатором в этой области был замечательный художник и инженер Леонардо да Винчи (1452—1519). Имея в виду боль­шие трудности художников в передаче эффектов глу­бины, Леонардо да Винчи предложил следующий эксперимент:

"Выйдите в поле, выберите объекты на расстоя­ниях 100, 200 и т. д. ярдов... закрепите перед собой кусок стекла и, удерживая глаза в одном положе­нии, прочертите контур дерева на стекле. Теперь сдвиньте стекло в сторону настолько, чтобы видеть дерево рядом с его изображением и раскрасьте свой рисунок в соответствии с цветом и рельефом объек­та... Проделайте такую же процедуру при срисовыва­нии второго и третьего деревьев, находящихся на все больших расстояниях. Используйте эти рисунки на стекле как вспомогательные средства в своей ра­боте".

Отметив практически все признаки глубины, какими только может пользоваться художник, Лео­нардо да Винчи положил также начало изучению бинокулярных эффектов. Философ Джордж Беркли в 1709 г. впервые указал на незрительные кинестети­ческие признаки глубины, поставляемые глазными мышцами при аккомодации и конвергенции. Одна­ко он не ставил экспериментов для проверки дей­ствительного значения этих возможных признаков расстояния. Следующий важный шаг связан с име­нем физика Чарльза Уитстона, чьи открытия в об­ласти стереоскопического зрения и изобретение сте­реоскопа (1838) начали новую эру в изучении про­странственного восприятия. <...>

Отношение между величиной и расстоянием

Восприятие объектов

Мы неоднократно видели, что попытки оценить в лабораторных условиях роль отдельных признаков удаленности наталкиваются на трудности, связан­ные с необходимостью фиксировать другие призна­ки. Если нужно выделить влияние одного признака, то лучше всего исключить из ситуации все осталь­ные признаки. Можно, к примеру, устранить кон­вергенцию, двигательный параллакс и бинокуляр­ную диспаратность, предложив испытуемому смот­реть через отверстие; если испытуемый смотрит не­подвижно одним глазом, то в данный момент на­званные признаки для него не существуют. Но ис­ключение признаков требует часто большой изобре­тательности. Весьма примечательными в этом отно­шении являются работы Эймса и его сотрудников.

Анизейкония

Эймс уже в 1925 году интересовался вопросом изображения глубины, но лишь после того, как ему удалось наблюдать в Дармутской клинике глазных болезней одну редкую аномалию зрения, он взялся за систематическую разработку этой проблемы. Ано­малией была анизейкония, что означает неодинако­вые образы. Если предмет кажется одному глазу боль­ше, чем другому, то это чрезвычайно меняет диспа­ратность изображений, что приводит к неправиль­ному восприятию удаленности. Такая аномалия мо­жет быть устранена с помощью линз, меняющих раз­меры. На рис. 7 показано действие такой линзы на нормальный глаз: анизейконический глаз, для ко­торого предназначена эта линза, дал бы противопо­ложный эффект.

Рис. 7. Увеличивающая линза: / - объект; 2 - объект, как он должен видеться наблюдателю; 3 — размерная линза (Бартли, 1950)

Удивительно, что люди, страдающие анизейко-нией, воспринимают тем не менее окружающий мир

М

нормально. Дома и стены видятся прямыми, несмотря на то, что они должны искажаться в соответствии с законами оптики. Так, человек, рассматривающий комнату через линзу, изображенную на рис. 7, дол­жен видеть правый дальний угол более удаленным, а левый — более близким, несмотря на то, что ре­альные расстояния до них одинаковы (как это пока­зано на рис. 8). Однако это не всегда так! Если стены комнаты оштукатурены или выложены кирпичом, что для человека нашей культуры обычно связано с прямоугольными формами, то описанный эффект не возникает. Но если стены прямоугольной комна­ты разрисованы листьями — знаменитая "листвен­ная комната", — то углы ведут себя так, как им дик­туют законы оптики. Это становится вполне понят­ным, если учесть, что у наблюдателя нет никаких оснований полагать, что стены "лиственной комна­ты" имеют непременно прямоугольную форму. По­этому он может видеть их в соответствии с правилами бинокулярной диспаратности. Таким образом, опи­санные расстройства восприятия просто маскируются опытом контакта со специальными предметами, а не коренным образом исправляются путем пере­стройки восприятия пространства. Это позволяет думать, что механизмы, лежащие в основе коррес­пондирующих точек, являются скорее врожденны­ми, чем приобретенными. Если нормальный испы­туемый носит описанные линзы в течение недели, то естественная среда перестает казаться ему иска­женной, но контрольные ситуации типа "листвен­ной комнаты" показывают очень незначительные из­менения в анизейконии (Бьюрайен, 1943; Огл., 1950).

Рис. 8. Задняя стена (вверху) и план (внизу) ис­каженной комнаты:

Хк У— окна; Ли M— левый и правый углы задней стены. Пунктирные линии на нижнем рисунке изобра­жают нормальную прямоугольную комнату, которая дает ту же проекцию на сетчатке, что и искаженная комна­та: искаженная комната построена путем продолжения основных линий взора (направленных к окнам и углам нормальной комнаты) на желаемую длину. Высота вер­тикальных линий задней стены пропорциональна из­мененным расстояниям до них (по Эймсу, 1946)

Когда нормальный испытуемый только надевает такие линзы, он воспринимает искаженной не только "лиственную комнату", но и другие ситуации. По­следнее зависит от ряда факторов, таких, как харак­тер среды и устойчивость предметного восприятия испытуемого (Эймс, 1946; Бартли, 1950). Таким об-

разом, как нормальные, так и страдающие анизей-конией испытуемые должны исследоваться во мно­гих различных ситуациях. Чрезвычайно удобным для этих целей является пространственный эйконометр {Огл., 1946). В основе он представляет собой набор натянутых шнуров, образующих плоскость, которая полностью подчиняется законам искажения про­странства при описанных выше аномалиях зрения. Рассмотрение таких ситуаций, а также анализ при­знаков глубины, которые могли бы в них содержать­ся, побудили Эймса создать ряд демонстраций. Каж­дая из них выделяет какой-нибудь один признак уда­ленности; устраняя другие, противоречащие призна­ки, Эймс сумел вызвать удивительные иллюзии. Эти иллюзии тем более впечатляют, ч