Первый вопрос. Классическая психофизика: понятие психофизического закона, пороги чувствительности, косвенное и прямое шкалирование ощущений

Начнём с главного – введения обозначений. Густав Фехнер основатель психофизики, который занимался соотношением тела и души, понял дело таким образом. Телами в его концепции были области воспринимаемых раздражителей, а аншлагом душ были вызываемые этими раздражителями ощущения. Ощущения могут восприниматься по своим качествам. Скажем, цвета. Фехнер предполагает вводить количественную меру.

Берёт лишь одно свойство ощущений – это их интенсивность и ощущение.

Психофизический закон – это определённое количественное соотношение между интенсивностями воспринимаемых раздражителей и интенсивностями вызываемых ими ощущений. До какой степени нужно было уточнить понятия тела и души, чтобы вводить количественные меры. Фехнер предположил, что если интенсивности можно приписать какое-то число, то и ощущениям тоже. И тогда мы получим два множества чисел. Отображение одного множества в другое – это функция. Т.о. Фехнер хочет построить психофизический закон как определенную математическую функцию.

Для того, чтобы строить эту функцию нужно прошкалировать[493] оба наши множества. Фехнер хочет построить шкалу отношений. Первым постулатом было, что раздражитель и ощущения это числа. Нулевой поступал И. Мюллера, что есть прямое соотношение между интенсивностями раздражителя и ощущений.

Второй постулат Фехнера – это предположение[494] об абсолютно нуле. Имеется соответствие между нулевой интенсивностью и нулевым ощущением. Нулевая интенсивность – это нижний абсолютный порог[495] чувствительности[496]. Это такая минимальная интенсивность раздражителя, которая начинает вызывать едва заметное ощущение определённой модальности.

Можно ввести элементы статистики. Обращаться к методам измерения порогов не будем. Испытуемый говорит, есть ощущение или его нет. Если всё время говорит «да», то заведомо это интенсивность попадает в исследуемую область. А если 50/50. То тогда появляется сомнение, насколько ответственно работает испытуемый. А если интервал где-то посередине 75% , то будет получаться, что интенсивность раздражителя воспринимается испытуемым в 75% случаев.

Также имеется верхний порог – это наибольшая интенсивность раздражителя, которая продолжает вызывать ощущения той же модальности. Этот порог называют также болевым, за ним ощущение меняет модальность. За каким-то порогом яркости свет вызывает болевые ощущения.

Порог – это величина обратная чувствительности. Чем ниже порог, тем выше чувствительность.

Нуль установлен, теперь нужна единица измерения – разностный порог чувствительности. Это такое минимальное различие между двумя интенсивностями раздражителя, которое начинает вызывать едва заметное различие (термин ЕЗР[497]) в ощущениях.

На шкале интенсивностей раздражителя есть нуль и единица.

Большая посылка закона Фехнера относит к имени Вебера. Это правило Вебера[498], эмпирическое правило.

Самое эффектное доказательство – испытуемый держит грузики в руках. Говорит что примерно одинаковые. Нужно добавить примерно 2/3 чтобы испытуемый заметил увеличение.

Основное правило: отношение разностного порога к исходной интенсивности раздражителя есть постоянная величина. Дробь Вебера – это дифференциальный порог[499]. На шкале раздражителей действует константа дифференциального порога. Интенсивности по шкале раздражителей возрастают в геометрической прогрессии. Дробь Вебера останется справедливой для любого психофизического закона.

Малая посылка, характеризуемая самим Фехнером. Постулат Фехнера или аксиоматическое положение Фехнера. Это связано с процедурой измерения ощущений. Её название – косвенное шкалирование. Фехнер хочет получить шкалу отношений. Измерять свои ощущения количественно испытуемый не может (только по порядку: больше, меньше, равно). Поэтому косвенное шкалирование. Все ЕЗР на шкале ощущений тоже суть константа.

Испытуемый не считает в каких-либо единицах. Добавляем интенсивность испытуемый говорит «Стало больше». Адекватное замечание в том, что на шкале ощущений мы имеем арифметическую прогрессию.

На графике с осями интенсивность/ощущения выстраивается определенная функция.

Вывод: берём дробь Вебера и приравниваем её к ЕЗР.

Прогрессии бывают арифметические и геометрические. При складывании арифметических получается прямая. При наложении геометрической и арифметической получаем логарифм. Ощущение – это логарифм от дроби, в знаменателе который находим абсолютный порог.

Большая посылка – это правило Вебера. Малая – постулат Фехнера. Вывод – логарифмическая связь между двумя шкалами.

Сразу же переходим к закону Стивенса[500]. Стивенс критиковал Фехнера. Что уберёт Стивенс? Ничего в правиле Вебера не будет менять. Он что-то убирает в постулате Фехнера. Стивенс, прежде всего, вводит процедуру прямого шкалирования. Стивенс напрямую может получать шкалы интервалов ощущений. Он перестаёт приписывать число ощущениям. Он убирает только равенство всех ЕЗР.

Джабаров когда-то пояснял, что Стивенсу никакой закон не нужен. У нас ось Х осталась прежней, а ось У меняется. Он получит на графике прямую когда об оценке длин отрезков задача. Логарифмическую – когда оценка яркости. Обратную логарифмическую при исследовании реакции на удар. Он это может делать эмпирически, п.ч. его испытуемый измеряет ощущения сам. Возможны межмодальные сравнения.

У Фехнера есть закон, есть он и у Стивенса. Означающий, что ЕЗР тоже зависит от исходной величины ощущения. Стивенс берёт дробь Вебера и приравнивает её к собственной. Теперь получается совмещение двух геометрических прогрессий – степенная функция. Закон Стивенса – степенной закон. Есть выраженная буквой альфа степень, которая бывает разной для разных ощущений.

Классическая психофизика именуется объективной. Несмотря на то, что отвечает всегда субъект, она объектно-ориентированная. Здесь исходят из важного постулата соответствия между интенсивностью раздражителя и ощущением. Если испытуемый вдруг начнёт принимать решения, будет не просто шкалировать, а сам определять пороги, то получится совсем другая психофизика.

Второй вопрос. Современная психофизика: основные понятия теории обнаружения сигнала[501]. Общее представление о психофизическом операторе.

Смысл в том, что у Фехнера было грубо три постулата. Первый - соответствие между телом и душой и приписывание числа. Второй - наличие порогов. Третий - равенство всех ЕЗР. Третий постулат убрал уже Стивенс. Остались пороги и числа. Теория обнаружения сигнала уберёт понятие порог. Останутся только числа. А учение о сенсорном операторе наоборот оставит порог, но уберёт представление об ощущении как о числе. Смысл сенсорного оператора в том, что и закон Фехнера и Стивенса выполняются для однородных поверхностей. Если на поверхности освещенность[502]различается, то возникает явление контраста, например, яркостного. Возникают явления взаимодействия ощущения. Тогда ощущение в каждой точке неоднородной поверхности – это функция. Яркость – это функция, которая меняется в пространстве и времени. Отображение множества одного в другое называется оператором.

Теория обнаружения сигнала (Таннери Светс)

Это именуют субъективной психофизикой. П.ч. это теория, основанная на принятии решений. Постулат первый – отказ от понятия порога. Т.е. предполагается, что порог (интенсивность раздражителя, который воспринимается) не существует в стимуле. Этот порог определит сам испытуемый и он будет называться критерием.

Подобная психофизика появилась в оборонной промышленности, как впрочем, и все другие психофизические закономерности. Перед экраном сидит оператор и ожидает, когда появится сигнал. Экран светится это шум, а возникшая точка на экране это сигнал.

Распределение шумов носит вероятностный характер. Шум может быть воспринят по нормальному распределению. Дали испытуемому сигнал. И новое распределение будет называться Сигнал + Шум. Сигнал на фоне шума. Понятие порога в смысле интенсивности раздражителя убирается. И тогда нужно ещё одно понятие – критерий. Назовём критерием – точку на шкале ощущений, которая отделяет положительные ответы испытуемого от отрицательных.

	Шум	Шум+Сигнал
Да	Ложная тревога[503] 1	Попадание 2
Нет	Правильное отвержение 3	Пропуск 4

Получив данные картины, мы можем построить четыре варианта вероятности, которые могут получится при заданном критерии.

Понятие критерия (бэтта) нужно п.ч. на него можно влиять. Влиять, значит смещать его влево или вправо. Если испытуемый будет занижать свой критерий, смещать его влево, он будет рисковать, увеличится количество ложных тревог. А если вправо, может пропустить сигнал. Перемещали критерий для того чтобы рабочую характеристику приемника. Всё, что мы говорим нужно для моделирования чувствительности.

У человека как у приемника сигналов есть рабочие характеристики. В матрице достаточно взять два. Скажем ложные тревоги и вероятность попаданий. Если нет никакого сигнала, то кривая будет диагональю. Чуть-чуть дали небольшой сигнал и повысили вероятность попаданий над вероятностью ложных тревог. При дальнейшем прибавлении сигнала будет получатся семейство кривых, которые будут рабочими характеристиками приемника.

Основных положений три. 1. Отрицание понятия критерия и введения вероятности (сигнал + шум) 2. Введение понятия критерия 3. Введение понятия рабочей характеристики приемника[504].

Четвертое положение – это понятие чувствительности[505]. Обозначается как буква латинская д со щтрихом d'[506]. З ависимости чувствительности от критерия нет, п.ч. нет объективного понятия порога. А критерий избирается испытуемым и на него ещё можно влиять. Чувствительность определяется двумя величинами – это дробь, где в числители разница между средними данных двух распределений (шум и сигнал+шум). В знаменателе будет единица измерения. В знаменателе характеристика разброса данных. Куполообразная кривая может быть очень большой по разбросу или может быть совсем узкой, от этого будет зависеть чувствительность (например от характеристики среднего квадратичного отклонения).

Теория обнаружения сигналов визуально представимая. А сенсорный оператор непредставим и поэтому усваивается достаточно трудно.

Фурье-анализ зрительного восприятия и понятие психофизического оператора.

Ради чего в психофизике вводится понятие психофизический оператор, почему недостаточно понятия психической функции. Психофизика Фехнера. Первый постулат - интенсивность раздражителя это число. Второй постулат – наличие порога. Третий постулат – равенство всех ЕЗР. Третий постулат пересмотрел третий постулат и оставил предыдущие два. Второй постулат был пересмотрен теорией обнаружения сигнала. Самый главный постулат Фехнера пересмотрели те, кто занимались Фурье-анализом зрительного восприятия, при этом постулат о наличии порогов сохраняется. А вот постулат о том, что интенсивность раздражителя – это число, подвергся сомнению.

Какие факты приводят нас к понятию психофизического оператора. Факты, которые от обратного основываются на том, что законы Фехнера и Стивенса справедливы лишь для однородных поверхностей. Но в реальной жизни мы их не наблюдаем, а наблюдаем феномены взаимодействия ощущений. Если поставить рядо чернобелые полосы, то физический контраст будет одним, а психический контраст будет другим. На границе ощущений черного и белого их интенсивность повышается. Это явление яркостного котраста[507].

Серый кружок или квадратик на белом и черном фоне. Несмотря на то, что интенсивность раздражителя одна и та же, интенсивность ощущений будет разной. Или контраст во времени, Вспышка, которая длится 10 мс, будет казаться менее яркой, чем вспышка, которая длится 50мс. Надо учитывать пространственно-временную протяженность ощущений. Перцептивный контраст – это функция [508]от ряда переменных (помимо физического контраста): а) кажущаяся позиция объекта в пространстве, б) характер контуров со смежными областями, в) отношения между освещенностью фигуры и фона, г) размер элементов или их пространственная частота, д) состояние адаптации наблюдателя.

Фехнер получил психофизическую функцию получил только по тому, что в особых условиях изолировал. Что представляет собой стимул S (в данном случае проксимальный стимул, некоторое распределение энергий на сетчатке). Функцию от трех пространственных измерений и четвертого – изменения во времени. S (x,y,z,t). А что представляет собой чувственная ткань. Также функцию от целого ряда переменных Ψ (x,y,z,t).

И тогда назовём оператором – способ или закон соответствия между множествами, элементами которых являются функции. В прошлый раз когда говорили о законе Фехнера нам хотелось эти множества зарисовать. Но простите их зарисовать необычайно сложно, слишком много переменных. Вюрцбургские психологи говорили «мысль не зависит от образа». Вот и психофизический оператор нельзя представить в образе, можно его только зафиксировать знаково.

Из сказанного ясно, что психофизический оператор – это соответствие (или отображение) между пространственно-временными распределениями субъективной интенсивности в чувственной ткани образа и физической интенсивности в проксимальном стимуле. Т.е. это отображение. Мы назовём оператором следующее соответствие θ: S (x,y,z,t) → ψ (x,y,z,t). Далее что мы сделаем, что бы как-то понять оператор психофизический.

Упростим стимул до плоской горизонтальной черно-белой решетки. И тогда наш оператор будет выглядеть так θ: S (x) → ψ (x).

В чём состоит наша цель. Смоделировать, т.е. повторить в модели то, что очевидно бывает каждому. Мы видим черно-белый контраст физически одним образом, а психически несколько иначе. Полосы Маха[509], характерные промежуточные полосы. Интенсивность на границе увеличивается – этот факт нам надо повторить в модели. Пользуемся рядом ограничений и мат. средств.

Если брать любой оператор, то будет слишком много требований и невозможность моделировать вообще. Первым берём линейный оператор. Его свойства: а) образ суммы стимулов равен сумме образов каждого из этих стимулов, взятых в отдельности (это требование аддитивности, суммации); б) здесь и появляется теорема Фурье, которая гласит, что любую функцию можно представить в виде суммы синусоид. Любую функцию можно представить в виде суммы синусоид, у которых есть своя амплитуда, частота и фаза: F (x) = ∑_­­­­A*(ω*t+φ)

А мы скажем, что нам придется эту теорему Фурье уточнить эмпирически. Во-первых нам нужно от многого отвлечься. Нам надо многое уравнять (например, синусоиды по фазе). А во-вторых построить какую-то эмпирическую зависимость между амплитудой и частотой. И эту зависимость начинаем строить экспериментально, здесь кончается теория, начинается эксперимент. Так называемые кривые контрастной чувствительности.

По ОХ идёт частота синусоиды, измеряемая в циклах на угловой градус. Мы хотим найти оператор эмпирически, передаточную функцию, которая по ОУ выражалась бы в контрастной чувствительности. Будем менять частоту черно-белой решетки и смотреть как воспринимается её контраст. Оказывается, что контрастная чувствительность в этих пределах довольно резко изменяется. Т.е. она зависит от частоты решетки и бывают такие частоты, где мы уже не замечаем контраста (при условии одинаковой амплитуде).

Что нам даёт теорема Фурье. Она раскладывает любую функцию в определенную сумму синусоид. Если есть правило линейного оператора, значит мы данные синусоиды можем складывать. А если испытуемый теряет контрастную чувствительность, значит можно сказать о том, что не бесконечное число синусоид можно складывать.

Берём базовую синусоиду. Затем берём третью гармонику (частота увеличивается в два раза, а амплитуда в три раза падает). Затем берём пятую гармонику (меняется частота и амплитуда). Затем берём седьмую гармонику. Большие гармоники не берём, п.ч. дальше контрастной чувствительности нет. Если всё это аккуратно сплюсовали, то в сумме получили кривую перцептивный контраст. Т.е. смоделировали, выполнили исходную задачу. От количественного изучения ощущений мы постепенно переходим к качественному.

Тема 30.Восприятие цвета[510]. (наверх)

В психофизиологии не рассказывают о психосемантике цвета. Восприятие цвета[511] это восприятие сенсорных качеств, а не только интенсивности. Пофантазировав можно было бы сказать, что цвет удивительное ощущение. Низшие животные почему-то обладают цветовым зрением, а те которые ближе к нам – нет. Фундаментальным, ещё не психофизическим представлением является догадка о том, что цвет тесно связан с эмоциональностью. Идёт она от Вундта, поскольку его измерение чувств (от возбуждения до успокоение) было построено именно на материале восприятия цвета. Некоторые замечания.

Везде где речь идёт об ощущениях рядом с психофизикой обязательно есть психосемантика[512]. Есть отражение свойств – это ощущения. Есть отражение предметов в образах – это тесно связано с эстетическим восприятием. Когда подходим непосредственно к восприятию цвета говорим, что есть восприятие чистых цветов (апертурные) и есть восприятие цветов поверхностей. Чистые воспринимаются безотносительно к поверхности.

Гибсон сказал бы, что вся психофизика цвета построена на том, чего мы в реальности не видим. А видим цвета поверхностей, которые могут быть блестящими, отражающими часть светового потока и т.д. Психофизика построена в основном на чистых апертурных цветах. Психосемантика – на цветах предметов.

Основные характеристики цветовых ощущений (физические аналог и психическое содержание). Три характеристики: 1) Длина волны, которой соответствует цветовой тон; 2) Насыщенность. Спектральная чистота цвета, некая выраженность цветового тона. Нарушить цветовую чистоту может белый цвет. Если берём определенную интенсивность красного и начинаем добавлять белый цвет, то интенсивность будет одной и той же, а насыщенность изменится. 3) Интенсивность раздражителя. Светлота или видимая яркость.