Восприятие пространства и движения

Восприятие глубины и удаленности предметов. Для понимания того, что проис­ходит во внешнем мире, мало идентифицировать объекты, т. е. определить, что мы видим, слышим или осязаем, важно также знать, где это находится. Здесь мы сталки­ваемся с одной из фундаментальных проблем восприятия, а именно с проблемой локализации — определения местоположения объектов. Эта и другие проблемы вос­приятия будут рассмотрены нами на примере зрения. На это есть по меньшей мере две причины: во-первых, зрительный анализатор является ведущим в жизни челове­ка (по оценкам некоторых специалистов, до 90 % процессов обрабатываемой челове­ком информации приходится на зрительную сенсорно-перцептивную систему), во-вторых, зрительное восприятие изучено лучше других видов восприятия.

Один из основных вопросов восприятия глубины и удаленности предметов состо­ит в том, почему и за счет чего мы видим мир трехмерным, если на сетчатке глаза мы имеем только двухмерное (плоское) его изображение? Стремление ответить на по­ставленный вопрос привело к поиску признаков глубины и удаленности — особенно­стей стимульной ситуации, которые позволяют наблюдателю определить, насколько далеко объект находится от него самого и от других объектов.

Признаки, связанные с соотношением изображений, или проекций, объекта на сет­чатки разных глаз, называют бинокулярными признаками глубины и удаленности. Они существуют за счет того, что люди, как правило, видят и смотрят двумя глазами.

За счет того, что наши глаза находятся на некотором расстоянии друг от друга, каждый глаз смотрит на объект с несколько разных позиций. Следовательно, каждый глаз видит один и тот же предмет под разным углом. Это различие в направлениях, или угол между осями зрения двух глаз, называется бинокулярным параллаксом. Сен­сорная система «отслеживает» этот угол, его величина служит ей в качестве своеоб­разной подсказки, признака удаленности предмета: большой угол — предмет близко, маленький угол — предмет далеко. При этом картинки на сетчатках разных глаз по­лучаются неодинаковые. Различие в сетчаточных отображениях называется биноку­лярной диспарантностыо.

Чтобы убедиться в том, что каждый глаз получает свое изо­бражение предмета, проведите следующий опыт. Возьмите чашку и держите ее перед собой так, чтобы ручка чашки при взгляде обоими глазами была слегка видна — высовывалась из-за края чашки на полсантиметра. Пусть ручка будет справа от вас. Теперь закройте правый глаз. Ручка изчезла из поля зре­ния или, во всяком случае, несколько «уменьшилась». Открой­те правый глаз и закройте левый. Ручка снова появилась.

Мы можем воспринимать удаленность и глубину даже одним глазом. Известно, например, что люди, слепые на один глаз с рождения, воспринимают мир трехмерно. Следовательно, существуют некоторые признаки удаленности и глубины, связанные с изображением, получаемым одним глазом. В числе таких признаков обычно назы­вают линейную перспективу, суперпозицию, относительный размер предметов и гра­диент текстуры.

Линейная перспектива как признак удалености отражает тот факт, что прямые линии (например, рельсы) как бы сходятся, удаляясь от нас. Мы часто наблюдаем некоторый объект вписанным в координаты параллельных линий. И если, скажем, один объект находится там, где параллельные линии «сошлись» в большей степени, чем в том месте, где находится другой объект, то нам ясно, что первый из них нахо­дится на большем расстоянии от нас (рис. 11-6).

Какой вывод мы можем сделать по поводу относительной удаленности от нас двух объектов, один из которых заслоняет другой? Какой из них ближе: заслоняемый или заслоняющий? Ответ очевиден — заслоняющий. В данном случае при оценке удален­ности использовался признак суперпозиции (рис. 11-7).

При прочих равных условиях чем меньше проекция объекта на сетчатку, тем он воспринимается дальше. Это объясняется геометрией зрительной системы. Проек­ция объекта, находящегося в ста метрах от нас, больше проекции точно такого же объекта, удаленного от нас на расстояние километра (рис. 11-8). Два одинаковых по размеру предмета — А и Б — дают различные по размеру отображения на сетчатке, если находятся на различных расстояниях от наблюдателя.

Когда мы наблюдаем некоторую поверхность, например покрытый галькой берег моря, мы можем судить о глубине пространства по степени близости и размерам од­нородных объектов, находящихся на поверхности: чем дальше от нас некоторая точка пространства, тем плотнее «упакованы» ее элементы. Это пример признака удаленности и глубины, который получил название «градиент текстуры» (рис. 11-9).

Информацию об удаленности окружающих предме­тов нам также поставляет наше собственное движение и движение окружающих нас объектов. Движение приво­дит к тому, что проекция объектов на сетчатке меняет­ся, причем близко расположенные объекты кажутся нам двигающимися относительно быстрее удаленных, что и служит дополнительным признаком при оценке удален­ности. Вспомните вид из окна движущегося поезда: солнце неподвижно стоит на горизонте, еще можно ус­петь рассмотреть автомобили у шлагбаума, а деревья ле­сополосы пролетают мимо с огромной скоростью.

Восприятие движения. За счет чего мы воспринимаем какой-либо объект как дви­жущийся? На первый взгляд, ответ на этот вопрос может быть очень простым: это происходит за счет того, что проекция объекта, находящегося в движении, перемеща­ется по сетчатке. Но оказывается, что этот ответ не полон в том смысле, что переме­щение проекции по сетчатке не является ни необходимым, ни достаточным призна­ком движения.

Известно, что объект может восприниматься как движущийся, даже если его изоб­ражение не перемещается по сетчатке. Представьте себе, что на некотором расстоя­нии друг от друга находятся две лампочки. Первая зажигается на короткое время и гаснет, потом зажигается вторая и тоже гаснет и т. д. Если временной интервал меж­ду зажиганиями лампочек от 30 до 200 миллисекунд, нам кажется, что световая поло­са перемещается от одной точки к другой. Это явление называется стробоскопиче­ским эффектом. Он давно используется в мультипликации и световой рекламе.

Другим примером иллюзорного движения является эффект индуцированного дви­жения. Каждый из нас видел луну, движущуюся на фоне облаков. Конечно, не луна движется, а облака, гонимые ветром. Луна практически не перемещается вдоль сет­чатки, а воспринимается как движущаяся; облака же перемещаются относительно нас самих, а воспринимаются как неподвижные. Получается, что перемещение вдоль сет­чатки не только не обязательный атрибут восприятия движения, но еще и недоста­точный. Человеку вообще свойственно приписывать движение тому из двух объек­тов, который воспринимается фигурой на фоне другого. Фон — это то, что окружает, включает, является большим по отношению к другому объекту, воспринимаемому, соответственно, как фигура.

Для подтверждения приведенного выше положения был проведен следующий экс­перимент. Испытуемым, сидящим в темной комнате, предъявляли светящуюся пря­моугольную рамку, внутри которой находился светящийся круг. В действительности рамка двигалась вправо, а круг стоял на месте. Тем не менее испытуемые считали, что это круг двигается налево, а рамка стоит на месте (рис. 11-10).

Если перемещение объекта вдоль сетчатки не служит необходимым и достаточ­ным признаком движения, то какими же механизмами можно объяснить восприятие движения? Во-первых, психофизиологи открыли существование специальных моз­говых клеток, ответственных за восприятие движения, причем каждый тип клеток лучше реагирует на определенные направление и скорость движения. Во-вторых, движение объекта воспринимается и оценивается лучше в случае относительного дви­жения, т. е. когда он перемещается на структурированном (неоднородном) поле по сравнению со случаем движения на темном или однородном поле. Иначе говоря, ко­гда в поле зрения находится только объект (абсолютное движение), более вероятны ошибки при восприятии движения. В-третьих, в восприятии движения участвует обратная связь — сигналы, информирующие о движении наших глаз и головы: каж­дый, наверное, ловил себя неоднократно на том, что следит глазами за движущимся объектом.

Восприятие формы. Для восприятия объекта мало видеть, где он находится и куда перемещается; желательно знать, что это за объект, т. е. идентифицировать его. Вос­приятие формы объекта является важнейшим аспектом его идентификации. Напри­мер, для восприятия собаки прежде всего необходимо заметить, что это нечто, стоя­щее на четырех лапах, имеющее хвост и вытянутую морду. Конечно, также важны цвет и размеры, но форма все-таки имеет решающее значение в процессе идентифи­кации и опознания объектов.

Исследователи восприятия задались вопросом, существуют ли некоторые простей­шие элементы формы, на которые объекты любой конфигурации могут быть разло­жены. Может быть, восприятие формы строится аналогично сбору некоторой маши­ны: из отдельных деталей выстраивается целостный образ. Работы двух известных физиологов (Hubel D. H., Wiesel Т. N., 1959, 1979) позволяют полагать, что приве­денное выше положение не лишено смысла. Хьюбел и Визел исследовали активность отдельных клеток коры головного мозга в ответ на предъявление различных стимулов. Они обнаружили определенную избирательность некоторых клеток по отношению к некоторым зрительным элементам. Например, одна клетка могла не реагировать или почти не реагировать на горизонтальные линии, но реагировать на вертикальные, а другая, наоборот, реагировать только на горизонтальные линии. Такие клетки были названы детекторами признаков. Кроме того, Хьюбел и Визел обнаружили клетки, которые реагировали на более сложные сочетания форм: например, только на право­сторонние углы.

Наряду с информацией, идущей как бы снизу, от отдельных признаков, существу­ет и поток информации сверху, а именно, приступая к процессу опознания объекта, человек формирует набор перцептивных гипотез, ожиданий и установок, которые в общем случае повышают эффективность процесса опознания, ограничивая зону по­иска решения, но вместе тем могут приводить к разного рода недоразумениям и ошиб­кам, когда ожидания и установки существенно расходятся с истинным положением вещей (Арбиб М., 1976; Найссер У., 1981; Эделмен Дж., Маунткасл В., 1981; Натадзе Р. Г., 1960; Узнадзе Д. H., 1961).

Разбиение некоторой группы объектов на отдельные объекты или выделение в группе объектов отдельных ее составляющих называется перцептивной сегрегацией. Начальной стадией перцептивной сегрегации является выделение фигуры из фона. В привычных ситуациях мы не обращаем на это внимания, но первое, что нужно сде­лать при восприятии некоторой зрительной информации, это решить, что считать фи­гурой, а что — фоном. Существуют некоторые особенности зрительной стимуляции, которые сами по себе помогают перцептивной системе отличить фигуру от фона: фон обычно включает в себя фигуру, он содержит меньше деталей и отличительных особенностей по сравнению с фигурой. Обратимся к рис. 11 -11. В данном случае у нас не возникает сомнений в том, где здесь фигура, а где фон: сама зрительная информация подсказывает, что нечто относительно более связное и четко очерченное (светлое пят­но) является фигурой.

Однако объяснять процесс выделения фигуры из фона только особенностями сти­муляции было бы неправильно. Это можно наглядно продемонстрировать на приме­ре восприятия двойственных изображений, или изображений со взаимообратимыми фигурой и фоном (рис. 11-12)

Рис. 11-12. Взаимообратимые фигура и фон: профили или ваза

Когда мы смотрим на это изображение, нам попеременно видятся то ваза, то два человеческих профиля; в каждый момент что-нибудь одно. Такого рода ловушки за­ставляют задуматься, за счет чего в нормальных условиях существования мы после­довательно и достаточно устойчиво принимаем один объект за фигуру, а другой — за фон? Исследования показывают (Weisstein N., Wong E., 1986), что восприятие объек­та как фигуры связано с относительно более детальным анализом информации по сравнению с восприятием объекта как фона, проще говоря, фигура — это то, на что мы в данный момент обращаем преимущественное внимание.

В одном из экспериментов испытуемым показывали на короткое время вертикаль­ные или слегка наклоненные линии на фоне классического изображения «профиль или ваза» (рис. 11-13). Причем линии предъявлялись в одном из трех положений: А, В или С. Задача испытуемых была довольно простой: ответить, расположена ли линия вертикально или слегка наклонена. Результаты показали, что процент правильных ответов был относительно выше в том случае, когда линия находилась в той области, которая в данный момент воспринималась испытуемым как фигура. В те моменты, когда испытуемый видел вазу, расположение линии в точке В приводило к большему количеству правильных ответов по сравнению с вариантами расположения в точках А или С; наоборот, когда испытуемый видел профили, ответы были более точными при расположении в точках А или С.

Образы восприятия характеризуются целостностью. Это означает, что в них пред­ставлена некоторая связная картина, образ предмета или события. Мы не восприни­маем дерево за окном как совокупность овальных объектов зеленого цвета, нахо­дящихся на фоне черных толстых вертикальных линий и тонких черных линий, большинство из которых находится под некоторым наклоном. Мы видим дерево: ствол, ветви и листья. Данную особенность восприятия особо подчеркивали предста­вители школы гештальпсихологии, основной тезис которой состоял в том, что психи­ческие образы, и в частности образы восприятия, — это нечто большее, чем простая сумма элементов. Образ восприятия представляет собой некоторую организацию сти­мулов. Возникает вопрос: за счет чего становится возможной объединение в целост­ный образ отдельных элементов стимуляции; иными словами, за счет каких механиз­мов происходит перцептивная группировка? Почему, например, мы воспринимаем изображение на рис. 11-14 как три пары вертикальных линий, а не просто как шесть вертикальных линий?

Гештальтпсихологи сформулировали целый ряд принципов, которым подчиняет­ся перцептивная организация (группировка). Один из таких принципов — близость: чем ближе два элемента друг к другу тем более мы склонны группировать их вместе при восприятии. Действием этого принципа можно объяснить восприятие изображе­ния на рис. 14 как трех пар вертикальных линий: первая и вторая, третья и четвертая, пятая и шестая линии находятся в непосредственной близости друг от друга, поэто­му мы склонны группировать их, т. е. воспринимать как целостный объект.

Другим принципом группировки является сходство: сходные объекты объединя­ются в единый образ. Например, мы группируем звездочки со звездочками на основе их сходства между собой и поэтому видим не просто совокупность нулей и звездочек, а треугольник из звездочек (рис. 11-15).

Элементы, образующие плавный, непрерывный контур, воспринимаются как еди­ная фигура — группируются. Этот принцип получил название хорошего продолже­ния, или непрерывности. Участки линий на рис. 11-16 группируются так, что А объединяется с D, а С с В, а не А с В и С с D, потому что первые пары образуют друг с другом плавный контур.

Рис. 11-16. Хорошее продолжение как принцип перцептивной группировки

Если контур фигуры имеет разрывы, то мы склонны как бы заполнять их, допол­нять фигуру до некоторго целостного образа. Этот принцип получил название замк­нутости. Например, на рис. 11-17 мы видим треугольник, несмотря на разрывы в его контуре.

Интересно, что мы можем видеть контур там, где в действительности его нет. По­смотрите на рис. 11-18. Вы ясно видите белый треугольник, обращенный вершиной вверх. Причем этот белый треугольник воспринимается как более белый, чем фон. На самом деле треугольника как такового нет, кроме того, мнимый треугольник ни­чуть не белее фона. Этот феномен получил название «эффект субъективного контура» (Kanizsa G., 1976). По мнению многих исследователей восприятия, в основе феноме­на субъективного контура лежат принципы замкнутости и хорошего продолжения.

На начальном этапе развития гештальтпсихологии ее представители (Koehler W., 1947) настаивали на том, перцептивная организация — это просто функция стимула, результат процессов, идущих снизу вверх. Однако дальнейшие исследования показа­ли, что такие факторы, как опыт субъекта, его установки, оказывают существенное влияние на процессы организации стимульной информации.

Для того чтобы понять, что за объект находится в поле внимания, индивид должен не просто отделить его от фона, объединить элементы в некоторый целостный образ, но и отнести этот образ к некоторой категории, типу объектов, ранее воспринимае­мых им. Процесс отнесения образов восприятия к некоторой категории называется процессом опознания, или распознаванием образов.

Интересно, что человек обладает способностью довольно легко распознавать даже сильно измененные образы. Довольно трудно создать программу для компьютерного распознавания рукописного текста, а человек в большинстве случаев понимает текст, написанный от руки, без особого труда. Кроме того, мы воспринимаем форму книги как прямоугольник, несмотря на то что при определенном угле зрения отражение на сетчатке имеет форму трапеции. Мы узнаем знакомую мелодию, если даже ее играют на другом инструменте или в другой тональности. Феномены подобного рода служи­ли гештальтпсихологам одними из главных аргументов в пользу того, что образ вос­приятия не сводим к сумме его частей.

Но, как и в случае других процессов восприятия, распознавание образов нельзя объяснить только особенностями стимульной ситуации. Значение имеет и «влияние сверху»: эффекты опыта, установок, личностных особенностей воспринимающего и т. п. Например, эффект влияния установки на распознавание образов может быть про­демонстрирован следующим экспериментом (Leeper R. W., 1935).

Критическим стимульным материалом в данном эксперименте была двусмыслен­ная картинка (рис. 11-19, а), на которой попеременно можно видеть то молодую жен­щину, несколько отвернувшуюся от наблюдателя, то старуху в профиль.

Перед демонстрацией двусмысленной картинки одной группе испытуемых пока­зывали недвусмысленное изображение молодой женщины (рис. 11-19, б), а другой группе — недвусмысленное изображение старой (рис. 11-19, в). Выяснилось, что ис­пытуемые первой группы видели на двусмысленной картинке молодую женщину, а испытуемые второй группы — старуху. На идентификацию изображения повлияла установка, сформированная ранее.