Психология восприятия

Рис. 46. Схема опыта А. Гельба /по Г. Каниззе, 1966/.



На фоне белой стены слабо освещенной комнаты находился черный круг (рис. 46). Он ярко освещался скрытой от наблюдателя дуговой лампой. Тень от круга падала вне границ поля зрения наблюдателя. В этом случае он видел слабо освещенный белый круг на фоне темной стены. Однако достаточно было внести в освещенную дуговой лампой область полоску белой бумаги, как слабо освещенный белый цвет круга мгновенно превращался в сильно освещенный черный. Если полоска убиралась, вновь воспринимался белый круг. Таким образом, ни память на цвет, ни возможные умозаключения наблюдателя не влияли на восприятие цвета.

Для понимания результатов этого опыта следует учесть, что диапазон возможных значений альбедо различных поверхностей сравнительно невелик. Так очень черная краска отражает 3% падающего на нее света, а самая лучшая белая -- 80%. Поэтому максимальное отношение альбедо предметов в зрительном поле никогда не превышает 30:1, тогда как отношение яркостей может достигать величин 1000:1 и выше. В ситуации опыта А. Гельба у наблюдателя нет непосредственных данных о различных в освещении комнаты и круга, которые могли бы быть получены при виде дуговой лампы или тени от круга. Поэтому, если круг отражает примерно в 30 раз больше света, чем стены комнаты, то он воспринимается находящимся на верхнем конце наибольшего возможного расстояния между белым и черным, а комната -- на нижнем.

Когда в поле зрения наблюдателя появляется полоска белой бумаги, то возникает новое отношение яркостей. Так как при одном и том же освещении полоска примерно в 30 раз ярче, чем круг, испытуемый видит ярко освещенные белую и черную поверхности. Что касается стен комнаты, то они отражают почти в 30Ч30 раз меньше света, чем полоска бумаги и воспринимаются как белые при слабом освещении.

Из этого объяснения следует, что если скрытая лампа освещает не черный, а белый круг, то отношение яркостей в зрительном поле будет больше 30:1 и круг будет излучать больше света, чем это позволяет, с точки зрения зрительной системы наблюдателя, общая освещенность окружения. Как показали опыты, в этом случае круг на самом деле кажется светящимся.

Таким образом, восприятие объектов в соответствии с их альбедо становится возможным благодаря оценке относительной яркости поверхностей находящихся в поле зрения наблюдателя. Большое значение для константности восприятия цвета имеет также способность зрительной системы "вычитать" из отраженного объектами света общую световую составляющую. Обычно эта составляющая как раз соответствует цвету освещения. В основе подобного "вычитания" лежит работа механизмов цветовой адаптации и цветового контраста. Благодаря их действию доминирующий цвет зрительного поля постепенно теряет насыщенность, приближаясь к нейтральному, и соответственно возрастает насыщенность дополнительного цвета. Оценки локальных цветов осуществляются по отношению к этому новому нейтральному уровню.

Как правило, указанная структура перцептивного действия оценки цвета предметов ведет к его константному восприятию. Однако, как и в случае других видов константности, эти операции в специальных условиях могут приводить к иллюзорному восприятию цвета. Примером этого служат эксперименты К. Коффки (1935).

На стене комнаты, освещенной окрашенным светом, укреплен серый круг К1 (рис. 47). Через отверстие в стене виден другой такой же круг К2, находящийся в комнате с нормальным освещением. В этих условиях К1 воспринимается серым, a К2 -- окрашенным дополнительно к цвету освещения в первой комнате. Иными словами, цвет первого круга воспринимается константно, а второго -- нет. Отношения цветов становятся обратными, если оба круга рассматриваются через отверстие в освещенном нейтральным светом сером экране: К1 кажется окрашенным в цвет своего освещения, а К2 -- нейтрально серым.

В первом случае (без использования экрана) общий цвет освещения определяется отраженным стенами комнаты. В результате цветовой адаптации этот цвет теряет свою насыщенность и воспринимается как серый. Поэтому круг К1, который отражает тот же самый свет, также воспринимается как серый, т. е. в соответствии со своей истинной окраской. Если отражающий окрашенный цвет круг К1 воспринимается нейтральным, то отражающий ахроматический свет круг К2 должен восприниматься окрашенным. Причем цвет К2 должен так отличаться от серого, как серый цвет К1 отличается от цвета своего освещения. Это значит, что цвет К2 должен быть дополнительным к цвету освещения в первой комнате.

Во втором случае общая составляющая цветовой тональности видимых объектов задается нейтральным цветом экрана. Поэтому К2, отражающий нейтральный свет, воспринимается серым, a К1, освещенный хроматическим светом, видится в цвете своего освещения.

Очевидно, принципиально то же объяснение можно дать и константному восприятию окрашенных предметов. Например, при красном освещении зеленый предмет на сером фоне отражает примерно такой же свет, как серый предмет при ахроматическом освещении. Вспомним, однако, что в результате одновременного цветового контраста серое пятно, окруженное красным полем, воспринимается как зеленоватое. Поэтому в рассматриваемом случае предмет будет восприниматься зеленоватым, т. е. близким к своей действительной окраске.

Рис. 47. Схема опыта К. Коффки

Таким образом анализ восприятия цвета предметов свидетельствует о том, что работа относительно элементарных механизмов адаптации и контраста подчинена основной задаче восприятия -- предметному отражению окружающего нас мира.

4.4 Зрительное восприятие пространства

Восприятие не могло бы выполнять свою ориентирующую функцию, если бы воспринимаемые предметы и сам наблюдатель не локализовались более или менее точно в окружающем пространстве. Наряду с другими видами чувствительности, зрение, как ее высшая эпикритическая форма, участвует в отражении пространственных отношений между предметами.

Неизменность основных черт внешнего пространства объясняют тот факт, что некоторые механизмы пространственного зрения, по-видимому, являются врожденными. Это прежде всего относится к физиологическим механизмам фузии, лежащим в основе бинокулярного зрения. Под фузией понимают объединение в единый образ изображений, проецирующихся на различные сетчатки. Такое объединение оказывается возможным лишь в том случае, когда объекты проецируются примерно на центральные ямки фовеа обоих глаз или точки, удаленные от середин центральных ямок на одно и то же расстояние и в одном и том же направлении. Эти пары точек называются корреспондирующими. Любые другие пары точек сетчаток называются диспаратными -- когда монокулярные изображения проецируются на них, бинокулярного слияния, как правило, не происходит, и видимое изображение двоится. Большинство авторов объясняет фузию анатомно-физиологической спаренностью, корковых представительств сетчаток левого и правого глаз.

В то же время механизм фузии может работать только в сочетании с вергентными движениями глаз, обеспечивающими бинокулярную фиксацию предметов. В противном случае монокулярные поля зрения соответствовали бы разным участкам окружения, и их объединение, естественно, было бы невозможным. Совокупность точек пространства, которые при данном угле конвергенции проецируются на корреспондирующие точки сетчатки, называется гороптером. И. Мюллер первым доказал, что гороптер представляет собой окружность, проходящую через центры обоих глаз иточку фиксации (рис. 48). Таким образом, необходимым условием биокулярного зрения является координация сенсорного механизма фузии с вергентными движениями глаз.

Рис. 48. Теоретический гороптер И. Мюллера. Углы б и в равны между собой, а углы в и г -- не равны.

Как показали исследования М. Н. Денисовой и Н. Л. Фигурина, бинокулярная фиксация развивается в течение первых трех месяцев жизни ребенка. Следовательно, несмотря на врожденность ряда механизмов пространственного зрения, их координация осуществляется в ходе постнатального развития. Приводившиеся выше данные о развитии восприятия в условиях сенсорной изоляции и оптических искажений показали, что при этом важную роль играют активные движения субъекта (см. стр. 22 и др.).

С помощью зрения удается определить все основные пространственные характеристики предметов: их направления, удаленность и величину.

Теория бинокулярного восприятия направления была разработана И. Мюллером и Э. Герингом, установившими закон идентичных зрительных направлений. По этому закону все объекты, проецирующиеся на одно и то же место сетчатки, воспринимаются в одном направлении, хотя, возможно, и на разных расстояниях. При бинокулярном восприятии в одном направлении видятся объекты, проецирующиеся на корреспондирующие точки сетчаток. Для центральных ямок сетчаток это направление совпадает с линией, проведенной через точку фиксации и середину линии, соединяющую оба глаза, т. е. точку, находящуюся в области переносицых).

Смысл закона идентичных зрительных направлений можно пояснить с помощью простого опыта, предложенного самим Э. Герингом.

Для этого нужно встать примерно в полуметре от окна, выходящего на улицу, закрыть правый глаз, а левый направить на какой-либо объект справа от себя, например, отдельно стоящее дерево. Фиксируя дерево, необходимо поставить на стекле точку, так чтобы она находилась с ним в одном направлении. Затем левый глаз закрывается, а правым глазом фиксируется отметка на стекле и все предметы, находящиеся в том же направлении, например, дом. После этого можно открыть оба глаза и направить их на отметку, которая сейчас частично закрывает и дерево и дом. Хотя и не всегда одновременно, довольно легко удается видеть дом, отметку и дерево в одном и том же направлении (см. рис. 49).

Для оценки направления большое значение имеют не только вергентные, но и саккадические движения глаз. С помощью саккадических

Рис. 49. Закон идентичных зрительных направлений Э. Геринга

движений глаз, как показали недавно американские психологи Л. Фестингер и Л. П. Кэнон (1965), удается оценить положение объекта в поле зрения значительно точнее, чем с помощью медленных следящих движений. Опыты этих авторов проводились в полной темноте. В половине случаев испытуемые должны были, отслеживая в течение минуты движения светящейся цели, указать место, в котором она исчезла. В другой половине опытов цель вспыхивала на короткое время в одном из участков поля зрения и испытуемые фиксировали ее с помощью саккадических движений глаз. Оказалось, что локализация цели во втором случае значительно лучше, тем в первом.

Зрительное восприятие направления характеризуется высокой константностью и не меняется при движениях глаз и локомоциях наблюдателя. Этот вид константности получил название,стабильности видимого мира (см. стр. 35). В его основе лежит отражение стабильности и неподвижности нашего предметного окружения -- деревьев, домов, линии горизонта и т. п. Устанавливаемая в ходе развития и предметной деятельности, эта стабильность сохраняется затем во время собственных движений наблюдателя. Характерно, что константность направления имеет место при активных движениях. В тех случаях, когда глаза пассивно сдвигаются в сторону, например, за счет надавливания на глазное яблоко пальцем, наблюдается кажущееся смещение всего видимого окружения в противоположном направлении.

Это обстоятельство служит одним из аргументов против объяснения стабильности видимого мира с помощью так называемой афферентной теории. (Ч. Шеррингтон, 1906). Согласно этой теории, проприоцепция глазных мышц содержит информацию о положении глаз в орбитах, позволяющую ЦНС игнорировать изменения зрительной стимуляции, вызванные движениями глаз.

Наиболее полное объяснение имеющимся фактам дает впервые предложенная Г. Гельмгольцем (1894) и Э. Махом (1885) иннервационная теория. Эта теория основана на предположении, что каждая глазодвигательная команда сопровождается прогнозом возможных изменений зрительной стимуляции. Если прогноз и фактическое изменение стимуляции совпадают, то никакого движения не воспринимается. На рис. 50 показана схема, предложенная в 1950 году немецким физиологом Э. ф. Хольстом для иллюстрации этой теории. Иннервационная теория объясняет возникновение кажущихся движений видимого окружения у больных с недавним параличем глазных мышц. В этом случае всякие попытки двигать глазом в сторону сопровождается восприятием скачка объектов в том же направлении. Возможно, это происходит потому, что вследствие паралича центральный прогноз, связанный с моторной командой, не компенсируется соответствующей реафферентациейх), что бывает в обычных условиях лишь при движении видимых объектов вместе с глазом.

Рис. 50. Схема возможного механизма обеспечения стабильности видимого мира во время движений глаз (по Э. Ф. Хольсту, 1950).

Третье возможное объяснение стабильности видимого мира связано с подчеркиванием роли относительной локализации в оценке положения предметов. Действительно, взаимное расположение предметов в зрительном поле остается неизменным не только при движениях глаз, но и при локомоциях наблюдателя. Выделение этой информации достаточно для создания инвариантного образа окружения. Одним из сторонников этой точки зрения является английский кибернетик Д. М. Маккей (1956).

В самое последнее время были получены нейрофизиологические доказательства в пользу двух последних теорий. При этом оказалось, что иннервационная теория правильно предсказывает физиологические процессы на уровнях верхних бугров четверохолмия и латерального коленчатого тела, т. е. на относительно низких уровнях зрительной системы. За несколько десятков миллисекунд до начала активного движения глаз здесь регистрируется смещение участка максимальной активности от нейронов, стимулируемых при данном положении глаз к нейронам, которые должны быть активированы лишь существенно позже, после осуществления самого движения (Вуртц, 1972). С другой стороны, кортикальные нейроны одинаково реагируют как на движение глаз в структурированном окружении, так и на аналогичное изменение зрительной стимуляции. Это доказывает, что на уровне коры основную информацию о движениях глаз, позволяющую учитывать их влияние на восприятие, несут целостные изменения зрительной стимуляции (Вуртц, 1971).

Трансформации проекций неподвижных объектов на сетчатку во время движений организма несут ему информацию об этих движениях и выполняют тем самым функцию зрительной кинестезии (см. стр. 51). Особенно возрастает роль зрительной кинестезии в тех случаях, когда наблюдатель не просто передвигается из одного места в другое, а делает это относительным неестественным способом, например, с помощью автомобиля, самолета или космического корабля. Как правило, собственно кинестезическая и вестибулярная информация оказывается в этом случае искаженной (см. стр. 241 и д.), и поэтому зрительная кинестезия остается единственным источником достоверных сведений о положении тела в пространстве. Характер изменения зрительной стимуляции иногда позволяет однозначно определить вид собственного движения. Так, на рис. 51 схематически изображена картина изменения восприятия летчика при посадке (А) и на бреющем полете (Б).

Наряду с определением направления для восприятия пространства решающее значение имеет восприятие его третьего измерения -- глубины. В онтогенезе зрительное восприятие глубины появляется очень рано, уже в первые месяцы жизни ребенка. Можно, однако, предположить, что, как и в случае восприятия направления, становление и координация восприятия удаленности осуществляется в связи с первыми практическими действиями ребенка, предполагающими выделение пространственных отношений. Примером таких действий может служить акт хватания предмета.

Рис. 51. Зрительная кинестезия (по Г.-Л. Тойберу, 1961) А -- посадка, Б -- бреющий полет.

Оригинальное исследование различения глубины детьми в возрасте от 6,5 до 14 месяцев было проведено американскими авторами Э. Гибсон и Р. Уок.

Эксперименты, в которых участвовало 36 детей, состояли в следующем. Ребенок помещался в центре стола, поверхность которого была покрыта толстым стеклом. Специально подобранное освещение делало стекло практически незаметным. Под стеклом находился окрашенный в крупную яркую клетку линолеум. С одной стороны от ребенка линолеум лежал непосредственно под стеклом, с другой -- помещался прямо на полу, на 1,5 метра ниже поверхности стола.



Рис. 51-Б. Бреющий полет.

Мать ребенка подходила к столу то с одной, то с другой стороны и, протягивая ребенку игрушку в течение двух минут, подзывала его к себе. 75% детей подползали к матери, когда их звали со стороны, где линолеум находился под стеклом. В тех случаях, когда мать подходила со стороны обрыва, где выкрашенная поверхность находилась на полу, только 8% детей направлялись к ней, 62% оставались на месте, а 30% уползали в противоположном направлении (рис. 52). Авторы исследования сделали вывод, что дети, которые могут самостоятельно передвигаться, способны также зрительно оценить глубину.

А. В. Запорожец высказал предположение, что ребенок в этих опытах реагирует не на глубину, открывающуюся в обрыве, а на новизну ситуации, связанную с необходимостью перемещаться на новую поверхность. Это предположение подтверждают результаты контрольных опытов, в которых за пределами стола под стеклом помещали блестящую фольгу. В этом случае ребенок также оставался на границе двух разных поверхностей.

Восприятие удаленности объекта представляет собой перцептивное действие, которое может выполняться при помощи большого числа различных операций. Прежде всего различаютбинокулярные и монокулярные механизмы восприятия глубины.

В основе бинокулярного восприятия удаленности лежит бинокулярный параллакс -- различие в проекционных отображениях объекта на сетчатке левого и правого глаз, возникающее вследствие различий в пространственном положении обоих глаз. Мерой

Рис. 52. Ребенок изучает земельный образ (по Э. Гибсон и Р. Уок, 1960).

бинокулярного параллакса для данной точки пространства служит разность углов, под которыми она видна правому и левому глазу. Эта мера называется диспаратностью. Объекты, проекцирующиеся на корреспондирующие точки сетчаток, воспринимаются слитными и расположенными во фронто-параллельной плоскости, называемой ядерной плоскостью. Диспаратность в этом случае равна 0. Любая точка, лежащая вне гороптера, как, например, точка C на рис. 48, проецируется на диспаратные точки сетчаток. В этом случае диспаратность определяется разностью углов ц1 и ц2, под которыми точка C видна левому и правому глазу.

Лучшим доказательством роли диспаратности в восприятии глубины служат эксперименты с изменением этого фактора, проводимые с помощью оптических устройств -- стереоскопа и его разновидностей.

Рис. 53. Схема призматического стереоскопа (по Р. С. Вудвортсу и Х. Шлосбергу, 1956).

Первый стереоскоп был сконструирован в 1838 году английским физиком Ч. Уитстоном. Одна из его поздних модификаций показана на рис. 53. Это устройство позволяет независимо предъявлять каждому глазу несколько различные изображения одного и того же объекта, называемые стереопарами. При этом наблюдатель видит единый трехмерный объект. Напротив, когда стереопары идентичны, воспринимается всего лишь плоская картина. Если поменять местами правую и левую стереопары, то выступавшие вперед части трехмерного объекта станут казаться расположенными дальше и наоборот (рис. 54).

Рис. 54. Стереопары.

В случае "а" воспринимается усеченная призма,

в случае "б" -- уходящий вдаль коридор.

Телестереоскоп и иконоскоп представляют собой вариант стереоскопа Ч. Уитстона, позволяющие видеть один и тот же объект под различными углами зрения. Если эти углы велики (рис. 55), то диспаратность оказывается завышенной. Это соответствует рассматриванию более далекого и более вытянутого в глубину предмета. Таким образом, телестереоскоп утрирует действительные различия в удаленности.

В случае иконоскопа диспаратность искусственно занижается и объемный предмет выглядит плоским, как икона (рис. 56).



Рис. 55. Зеркальный телестереоскоп.

Рис. 56. Иконоскоп.

Псевдоскоп позволяет предъявить левому глазу то, что обычно видит правый глаз и наоборот (рис. 57).



Рис. 57. Псевдоскоп.

При этом диспаратность оказывается обратной, так что удаленные детали объекта должны восприниматься ближе, а близкие -- дальше. Как уже отмечалось выше (см. стр. 39) этот эффект имеет место не всегда (Б. Н. Компанейский, 1940; А. Пьерон, 1955).

В зависимости от величины диспаратности наблюдаются следующие качественно различные эффекты. Когда диспаратность невелика и объект проецируется практически на корреспондирующие точки сетчаток, то он воспринимается на том же расстоянии, что и фиксируемый объект. Минимальная диспаратность, приводящая к восприятию различий в удаленности, характеризует стереоскопическую остроту зрения. Обычно она равна примерно 15 угловым сек. Вплоть до значений диспаратности 15ч30 угловых мин. воспринимается единый объект, расстояние которого до ядерной плоскости возрастает с увеличением диспаратности. Эта область значений диспаратности называется зоной Панума, по имени определившего ее в 1853 году немецкого физиолога П. Панума. При еще больших значениях диспаратности фузия оказывается невозможной, и возникает своеобразное явление, называемое бинокулярным соревнованием. Оно заключается в попеременном восприятии то одного, то другого изображения или их частей. Восприятие становится в этом случае необыкновенно лабильным, и на продолжительность видения одной из двух картин могут оказывать влияние такие факторы, как относительная яркость, количество деталей, значимость, степень внимания и т. п.

Единый трехмерный образ не является простым объединением воспринятых монокулярно диспаратных картин. На рис. 58 А, взятом из работы американского психолога Б. Юлеша (1964), не видно какой-либо формы ни на одном изображении, не заметно также и различий между ними. Когда же эти изображения предъявляются в качестве стереопар, возникает явно видимый объект, несколько выступающий из плоскости рисунка. Это происходит потому, что в одном из этих изготовленных вычислительной машиной идентичных узоров точек, незначительно смещена в сторону целая область, вследствие чего возникает эффективная диспаратность (рис. 58 Б). Поскольку исходный рисунок был случайным, смещение этого участка остается совершенно незаметным, пока изображения не предъявляются в качестве стереопар. Эти опыты показывают, что бинокулярное зрение в высшей степени чувствительно к пространственным различиям в стимуляции обоих глаз, даже когда при монокулярном наблюдении эти различия не осознаются наблюдателем.

В последнее время была высказана гипотеза о том, что бинокулярное стереовосприятие обусловлено не диспаратностью, как таковой, а микродвижениями глаз внутри зоны Панума (Г. Рорахер, 1971). При этом по очереди раздражаются то корреспондирующие, то диспаратные точки сетчаток. Пока еще трудно сказать, насколько верна эта гипотеза, но ее экспериментальная проверка проводится сразу в нескольких лабораториях.



Рис. 58. Узоры Б. Юлеша (объяснения в тексте). (По Дж. Хохбергу, 1965).

Диспаратность не является, по всей видимости, единственным действием бинокулярным признаком глубины. По мнению многих исследователей, не меньшую роль в бинокулярном глубинном зрении играют вергентные движения глаз (Ф. Кликс, 1971; У. Ричардс, 1971). Ранее значение вергентных движений для восприятия глубины отрицалось на том основании, что человек не осознает в полной темноте угол конвергенции своих глаз. Сейчас считается, что конвергенция регулирует механизм диспаратности. Когда наблюдатель фиксирует удаленный предмет, определенная диспаратность означает большие различия по глубине, чем в тех случаях, когда глаза конвергируют для восприятия близких объектов. Если бы при этом не учитывался угол конвергенции, то далекие объекты казались бы ближе друг к другу, чем близкие предметы, расположенные на том же расстоянии друг от друга.

Влияние вергентных движений на механизм оценки глубины по диспаратности довольно легко наблюдать, если изменить конвергенцию, сохранив прежнюю диспаратность. Это можно сделать с помощью зеркального стереоскопа. Если его конструкция такова, что для рассмотрения близких объектов надо дивергировать глаза, ориентировав их на бесконечность, то объекты воспринимаются увеличенными и вытянутыми в глубину. Следовательно, та же степень диспаратности оценивается как признак больших различий по глубине. Этот пример доказывает существование единой вергентно-диспарационной системы оценки глубины (Р. Грегори, 1966).

В большой класс монокулярных признаков глубины входят все признаки удаленности, использование которых возможно и при монокулярном зрении. Значение монокулярного зрительного восприятия обычно недооценивается. Между тем, если учесть, что точная бинокулярная оценка расстояния возможна лишь на расстоянии до нескольких десятков метров, так что на расстоянии 500 метров ошибка может составить 100 метров, то становится понятным, что число повседневных восприятий, в которых видимая удаленность и трехмерность объектов связана с монокулярными признаками глубины, исключительно велико.

Наиболее важным монокулярным признаком удаленности является монокулярный параллакс движения. Он заключается в том, что при боковых движениях наблюдателя, угловая величина противоположных по направлению смещений предметов в его зрительном поле обратно пропорциональна их удаленности. Когда при этом фиксируется объект, находящийся на средних расстояниях, то более далекие объекты начинают двигаться в направлении движения наблюдателя, примером чему служат видимые из окна поезда круговые движения ландшафта (рис. 59).



Рис. 59. Монокулярный параллакс движений при фиксации объекта
(по Ф. Кликсу, 1965)

С помощью монокулярного параллакса движения можно оценить удаленность объектов столь же точно, как и при помощи бинокулярного зрения. В том случае, когда активные движения наблюдателя делаются невозможными, точность монокулярных оценок глубины ухудшается примерно в 20 раз.

Соотношение между активными движениями наблюдателя, параллактическим смещением предметов и их видимой удаленностью настолько определенно, что позволяет получить иллюзорную оценку удаленности. Для этого достаточно совмещать с движениями наблюдателя определенные реальные движения объектов. Если в результате изображения близкого предмета будет смещаться с большей угловой скоростью, чем это должно было бы быть из-за его объективного удаления, то этот предмет воспринимается как еще более близкий.

Важным признаком глубины являются всевозможные перекрытия объектов, когда один из объектов закрывает другой, так что видимой остается только какая-то его часть. В этом случае первый объект видится ближе, чем второй. С помощью этого признака глубины можно определить, правда, только порядок удаленностей и ничего нельзя сказать об их величине. Особенно сильный пространственный эффект возникает в случае многих перекрытий, как, например, при взгляде на встающие друг за другом горные цепи (В. Метцгер, 1966). Если поверхности перекрывающихся объектов не имеют четких границ, вперед выступает объект с более широкой поверхностью. Как видно из рис. 60, это также действенный признак удаленности: наблюдателю трудно отделаться от противоречащего здравому смыслу впечатления, что удилище проходит за парусом лодки.

Оценка удаленности опирается и на различие в угловых размерах близких и далеких объектов.

Одно из последних исследований зависимости видимой удаленности предмета от его размеров было проведено американским психологом Б. Эпштейном (1963). Он предъявлял своим испытуемым в полной темноте и при монокулярных условиях наблюдения искусно сделанные подделки американских монет. Расстояние предъявления было постоянным, величина же монет могла меняться в несколько раз. Результаты показали, что удвоение размеров монеты приводило к уменьшению видимой удаленности ровно в два раза, а уменьшение -- к соответствующему росту воспринимаемого расстояния.

Наиболее сильный и определенный эффект глубины возникает, когда различия в величине одновременно видимых объектов и расстояний между ними не случайны, а подчиняются единому правилу возрастания от одного конца поверхности к другому (рис. 3). Конвергенция параллельных линий, уходящих вдаль, и любое перспективное уменьшение размеров объектов -- только частные примеры этого градиента величин и плотностей (см. стр. 15). Очень важным для восприятия глубины пространства является восприятие поверхности земли, представленной, например, травою на лугу или бороздами пашни. Расстояние до отдельных предметов определяется местом, в котором они соприкасаются с наклонной поверхностью, например, стоят на ней.

Среди других монокулярных признаков удаленности можно отметить относительную высоту положения объекта в поле зрения. Использование этого признака для оценки расстояния связано с тем, что в естественных условиях восприятия далекие объекты расположены выше, чем близкие.

На восприятие удаленности влияют различия в цвете, яркости по отношению к фону, в степени выраженности контуров и деталей внутри объектов. Действие этих признаков связано своздушной перспективой, уменьшающей яркость и контрастность далеких предметов, а также сообщающей им голубоватый оттенок.

Влияние распределения света и тени на восприятие глубины еще не изучено полностью. Удалось установить, однако, одну характерную закономерность: наблюдатель неизменно предполагает, что источник света находится у верхней части поверхности, так что отбрасываемые выпуклыми деталями рельефа тени закрывают их нижние стороны. Эту закономерность легко проследить с помощью рис. 61: если перевернуть страницу вверх ногами, то выпуклые участки станут вогнутыми ямками и, наоборот, вогнутые участки выступят вперед.

С восприятием глубины пространства тесно связано восприятие размеров предметов, которое характеризуется высокой константностью. Объективное отражение размеров объекта позволяет видеть его неизменным, когда величина его проекции на сетчатку меняется в несколько раз. Благодаря работе механизма константности величины видимые размеры объекта возрастают при увеличении его видимой удаленности.

Рис. 61. Влияние предполагаемого направления освещения на рельеф глубины(по К. Ф. Финдту, 1938).



Это можно показать уже с помощью градиента Дж. Гибсона. Прежде всего отдельные элементы на рис. 3, воспринимаемые как элементы текстуры уходящей вдаль поверхности, кажутся равными по величине. Если же поместить на разных участках градиента два равных по величине объекта, их размеры будут восприняты с соответствующими искажениями.

По мнению ряда психологов, эти факты позволяют объяснить многие из так называемых "оптико-геометрических" иллюзий. Две части классической фигуры Мюллера-Лайера (рис. 62), с этой точки зрения, могут интерпретироваться как трехмерные объекты -- допустим, как угол двух стен комнаты и угол двух стен дома. В первом случае "стены" как бы удаляются от наблюдателя, и величина центральной вертикали рисунка переоценивается. Во втором случае центральная прямая, как наиболее "близкая" к наблюдателю часть изображения, напротив, недооценивается. Проверяя эту гипотезу на люминисцирующей модели фигуры Мюллера-Лайера, рассматриваемой в полной темноте, Р. Л. Грегори обнаружил высокую степень корреляции иллюзии с кажущейся удаленностью центральных прямых фигуры.

Рис. 62. Иллюзия Мюллера-Лайера

Влияние учета удаленности предмета на его воспринимаемую величину выступает даже в том случае, когда вместо реального предмета испытуемый наблюдает его последовательный образ. Еще в середине прошлого века немецкий физиолог Э. Эммерт установил, что величина последовательного образа возрастает пропорционально расстоянию до экрана, на котором он наблюдается ("закон Эммерта", см. также стр. 115).

Значение присутствия признаков глубины для восприятия величины объекта было показано в классических экспериментах американских психологов Э. Боринга и А. Холуэя (1941).

Испытуемый находился на перекрестке двух коридоров. В одном из них, на фиксированном расстоянии (3 м) помещался светящийся диск, диаметр которого можно было по желанию изменять. Во втором коридоре помещался другой диск, его удаленность менялась от 3 до 36 метров. Экспериментатор изменял размеры второго диска таким образом, чтобы независимо от расстояния до наблюдателя его угловая величина была равна 1°. Испытуемый подравнивал величину первого диска к величине второго. Опыты проводились в четырех различных условиях: 1) бинокулярное наблюдение, 2) монокулярное наблюдение, 3) монокулярное наблюдение через искусственный зрачок, закрывавший от испытуемого стены коридора, 4) монокулярное наблюдение, искусственный зрачок и черный материал на стенах, устраняющий какие-либо блики.

На рис. 63 представлены результаты этого исследования. При первых двух условиях (кривые 1 и 2) имеет место константность и даже сверхконстантность восприятия. По мере того, как устраняются признаки удаленности, восприятие величины все больше и больше начинает определяться сравнением угловых размеров дисков (кривые 3 и 4).

Многочисленные исследования, проведенные в течение последних двадцати лет в разных странах, позволяют дополнить эту традиционную трактовку константности величины в одном существенном отношении. Оказалось, что испытуемые не могут оценить угловые размеры одиночного предмета в условиях полного исключения каких-либо указаний на его удаленность. Поэтому если размеры этого предмета неизвестны испытуемому из прошлого опыта, оценка его величины становится неопределенной (А. Х. Хасторф, 1950; X. Валлах и Ф. Маккена, 1960; Л. А. Венгер, 1967).

Помимо удаленности предмета, учет которой позволяет видеть объект константным, на восприятие его величины влияет также структура окружения, в том числе размеры окружающих объектов (см. стр. 34).

Рис. 63. Влияние признаков удаленности на восприятие величины (по Э. Борингу и А. Холуэю, 1941).

Справа в скобках указана величина коэффициента константности Э. Брунсвика для соответствующих штриховых линий

Одна из интересных демонстраций зависимости воспринимаемой величины предметов от окружающего их предметного фона была предложена американским художником А. Эймсом (1946). Он использовал то очевидное обстоятельство, что одной и той же монокулярной проекции соответствует бесконечное число трехмерных прототипов. При этом наше восприятие дает видимой картине возможно более предметное истолкование. В частности, можно изготовить комнату, которая при монокулярном наблюдении с фиксированной позиции кажется совершенно нормальной, но в действительности искажена и по форме далека от параллелепипеда (рис. 64, а). Задняя стена комнаты представляет собой трапецию, одна из вертикальных сторон которой в 2 раза больше другой, но вследствие пропорционально большей удаленности кажется равной. Интересная иллюзия возникает, когда в эту комнату, называемую теперь комнатой Эймса, помещаются два человека (рис. 64, б). Ошибочная оценка размеров и формы комнаты приводит к искаженному восприятию их роста: человек, стоящий в объективно дальнем углу, кажется значительно меньше, чем человек в ближнем углу.

Было бы ошибкой думать, что восприятие пространства осуществляется лишь с помощью указанных механизмов. Зрительное отражение окружающего трехмерного пространства неразрывно связано с переработкой интермодальной информации, главными источниками которой служат другие перцептивные системы: слуховая, вестибулярная, кожно-мышечная. Важную роль в пространственной ориентации, особенно во время активных перемещений наблюдателя, играет кратковременная память. Она позволяет хранить информацию о положении предметов после того как они исчезли из поля зрения наблюдателя и, кроме того, синтезировать эту информацию в единый симультанный образ окружения. Достаточно убедиться, как легко представить стены комнаты у себя за спиной -- подобное симультанное "виденье" окружения является существенным моментом пространственного восприятия и необходимым условием действия во внешнем мире.

В силу столь сложной структуры процессов восприятия пространства его центральные мозговые механизмы связаны не со зрительными отделами коры, а с так называемыми третичными зонами, расположенными в теменно-затылочно-височной области коры (поля 39 и 40 по Бродману). Эти зоны являются зонами перекрытия информации, поступающей по различным сенсорным каналам, что дает возможность объединить ее в одно симультанное пространственное поле.

Участие третичных зон коры в восприятии пространства можно особенно отчетливо видеть, наблюдая те случаи, при которых нарушается нормальная работа этих отделов мозговой коры.

Как показали нейропсихологические наблюдения, больные с поранением теменно-затылочных отделов коры (как левого, так и правого полушария) сохраняют отчетливое расположение стрелок на часах, так как они путают симметрично расположенные точки, обозначающие "3" и "9"; наконец, эти больные не могут ориентироваться в географической карте, смешивая "Восток" и "Запад", неправильно указывая расположение тех пунктов (городов, морей, рек), которые раньше были им хорошо знакомы. На рис. 65 показан пример подобного нарушения пространственного восприятия географической карты у больного с поражением теменно-затылочных отделов коры.

Рис. 65. Нарушение пространственного восприятия географической карты у больного с поражением теменно-затылочных отделов мозга (по А. Р. Лурия, 1969)

Характерно, что наблюдаемые в этих случаях нарушения пространственного восприятия неизбежно приводят к нарушению пространственной организации практических действий, что проявляется в невозможности улавливать пространственные отношения при конструировании механических схем ("конструктивная апраксия"), в ошибочной ориентации букв при письме ("пространственная аграфия") и т. д.

Таким образом, поражения теменно-затылочно-височных отделов коры приводят к нарушениям, в которых дефекты пространственного восприятия слиты с нарушениями действия в пространстве. Поэтому подобные нарушения обычно обозначаются как "апрактагнозии".

4.5 Восприятие движения

Воспринимаемое движение является отражением изменения положения объекта в пространстве.

Для животных именно движущиеся предметы могут представлять потенциальную опасность или, наоборот, пищу. Поэтому существует мнение, что развитие зрительного восприятия в филогенезе началось с отражения движения, которое лишь потом стало дополняться все более и более точным отражением других характеристик объектов.

Перемещение объектов в зрительном поле является одним из наиболее сильных раздражителей нейронов на различных уровнях зрительной системы. Особенно интересными оказались данные американских физиологов Д. Х. Хьюбела и Т. Н. Визела (1962), показавших, что в затылочных долях коры головного мозга млекопитающих существуют детекторы направления -- специализированные нейроны, отвечающие только на определенное направление движения объекта в зрительном поле (рис. 66).

Некоторые особенности эволюционного развития зрительной системы сохранились в строении сетчатки глаза человека, переферические участки которой чувствительны, главным образом, к движению объекта. Нижний абсолютный порог скорости движения периферии зрительного поля равен нескольким градусам в секунду, а в центральном зрении -- 2--2 угловых мин/сек. Пороги скорости сильно зависят от условий наблюдения. В том случае, когда движение наблюдается в безориентирном поле, величина порогов возрастает не менее чем в 10 раз.

При обнаружении на периферии движущейся цели, глаза совершают на нее саккадический скачок, и затем сохраняют фиксацию с помощью следящих движений, воспроизводящих скорость и траекторию движения объекта. Хотя движение объекта может быть воспринято и без следящих движений глаз, например, при фиксации детали неподвижного фона, адекватная оценка скорости движения возможна только при их участии. Как показали исследования, скорость объекта переоценивается в случае неподвижного положения глаз в 1,5--2 раза. Это явление было открыто во второй половине XIX века немецкими учеными Х. Аубертом и Э. Фляйшлем, и поэтому известно сейчас как феномен Ауберта-Фляйшля.

В условиях слежения за движущимся объектом его скорость оценивается по отношению к окружающему фону. Так как обычно значительная часть объектов в поле зрения неподвижна, то при помощи этой операции субъект получает объективные сведения о скорости движения цели. Однако, в тех исключительных случаях, когда большинство объектов начинает одновременно двигаться в одном направлении возникает ошибка в оценке скорости, наиболее ярко выступающая как иллюзия индуцированного движения. Эта иллюзия заключается в восприятии кажущегося движения неподвижных объектов, рассматриваемых на фоне движения окружающего объектного поля. Примерами индуцированного движения могут служить "полет" луны относительно "неподвижных" облаков или впечатление собственного движения у наблюдателя, смотрящего с моста в текущую воду. Во всех этих случаях направление иллюзорного движения противоположно направлению движения окружающих объектов.

Долгое время считалось, что индуцированное движение возникает или вследствие движений ретинального изображения цели по сетчатке во время микродвижений глаз или в результате усилия, которое совершает наблюдатель, чтобы фиксировать неподвижный объект, а не отслеживать движущийся фон. Впервые на возможную функцию фона как системы отсчета для воспринимаемого движения указал гештальтпсихолог К. Дункер (1928). Конкретным механизмом иллюзии он считал электрические процессы в коре головного мозга: движение возбудительного процесса, соответствующего фону вызывает по механизму электромагнитной индукции противоположное движение очага возбуждения, соответствующего неподвижному объекту.

В последнее время были проведены исследования, включавшие регистрацию микродвижений глаз во время индуцированного движения и при адекватном восприятии (Б. М. Величковский, 1971). Эти исследования показали, что ни движения проекции цели по сетчатке, ни моторные команды, приводящие к корректирующим положение глаз движениям не могут объяснить возникновения этой иллюзии, которая связана с отмеченным относительным характером перцептивной операции оценки скорости предмета.

Присутствие неподвижных объектов в зрительном поле позволяет правильно оценить скорость объекта, а их устранение приводит к тому, что восприятие различных параметров движения становится неопределенным. Это было показано в специальных опытах, во время которых неподвижные объекты предъявлялись в полной темноте или в безориентирном поле. Испытуемый воспринимал в этом случае хаотическое движение объекта. Эта иллюзия получила название автокинетической иллюзии.

Движение может восприниматься и в отсутствие движения изображения цели или фона по сетчатке, примером чему служит стробоскопическое движение. Оно наблюдается при попеременном зажигании двух источников света. Если временной интервал между вспышками меньше 30 мсек, то наблюдатель видит просто одновременные вспышки в двух разных точках зрительного поля; если интервал больше 200 мсек, то воспринимаются раздельные вспышки света сначала в одном, а потом в другом месте. При интервалах промежуточной длительности и возникает иллюзия: наблюдатель видит единый объект, движущийся от места первой вспышки к месту второй. Эта иллюзия используется в киноматографе, где смена изображений с частотой 24 кадра в секунду приводит к тому, что зрители воспринимают дискретные изменения положений предметов как непрерывное движение.

Одно из первых описаний стробоскопического движения дал американский физик Р. В. Вуд в 1905 году: "... Медленно поворачивая винт монохроматора, вращавший призмы и тем самым менявший цвет возбуждающих лучей, я увидел как бы колебательное движение или вибрацию линий спектра флуоресценции вправо и влево. Это походило на отражение лунного света в ряби на поверхности воды. ... При более внимательном наблюдении обнаружилось, что линии на самом деле не движутся, а пропадают на одном месте и появляются в другом ..."х).

Стробоскопическое движение было подробно изучено одним из основателей гештальтпсихологии М. Вертхаймером (1912). Он предложил назвать эту иллюзию ФИ-движением (феноменальным движением), так как оно существует только в восприятии. По мнению гештальтпсихологов, ФИ-движение возникает в результате происходящего в 17 поле коры "короткого замыкания" электрических процессов, соответствующих двум источникам света.

Это объяснение противоречит полученным в последнее время данным, показывающим, что для возникновения ФИ-движения существенно пространственное разделение раздражителей. Например, ФИ-движение не возникает в том случае, если в результате движения глаза вспыхивающий в одном и том же месте источник света проецируется на разные участки сетчатки.

Более того, было показано, что значения временного интервала между вспышками, необходимые для возникновения стробоскопического движения, определяются не угловым расстоянием между стимулами, как это следует из гипотезы "короткого замыкания, а абсолютным или, вернее, воспринимаемым расстоянием между ними (Б. М. Величковский, 1972). Таким образом, до возникновения ФИ-движения осуществляются такие важные операции пространственного восприятия, как оценка удаленности и расстояния между объектами.

4.6 Восприятие формы

Формой называются характерные очертания и взаимное расположение деталей предмета. Форма является наиболее надежным признаком вещи, остающимся неизменным при изменениях ее цвета, величины, положения и т. п. Поэтому среди перцептивных задач, решаемых зрительной системой, восприятие формы занимает едва ли не главное место.

Трудность восприятия формы определяется не только сложностью формы самих предметов. Очень важно выделить предметы в их естественном окружении, которое, как правило, постоянно меняется и никогда точно не воспроизводится.

Обычно в поле зрения одновременно находится огромное число объектов, которые могли бы образовывать самые различные конфигурации. Тем не менее мы легко узнаем известные нам предметы, даже если они предъявляются в необычном ракурсе и освещении. Более того, человеку и высшим животным не требуется специального обучения, чтобы воспринять незнакомый предмет в незнакомом окружении как обособленное целое.

Превращение сложного поля объектов в различимые предметы, обладающие определенной формой, происходит благодаря выделению в нем фигуры и фона. Фигура имеет характер вещи. Это -- выступающая вперед и относительно устойчивая часть видимого нами мира. Фон имеет характер неоформленного окружения. Он как бы отступает назад и кажется непрерывно продолжающимся за фигурой.

Это важное разграничение было введено в начале нашего века датским психологом Э. Рубиным. Вскоре выяснилось, что фигура и фон отличаются не только по своим описательным характеристикам. Так например, изменение яркости участка фигуры замечается испытуемым позже, чем такое же изменение яркости участка фона, а значит дифференциальные пороги яркости выше для фигуры, чем для фона. Еще более важным является открытый немецким психологом А. Гельбом (1929) факт, согласно которому константность цвета имеет место главным образом для фигуры, но не для фона. Таким образом, было экспериментально подтверждено, что фигура в отличие от фона представляет собой стабильное и константное образование.

В ряде случаев необходимым условием восприятия фигуры является выделение контура -- границы между поверхностями, отличающимися по яркости, цвету или текстуре. Значение контура для восприятия формы доказывается, в частности, экспериментами по последовательной маскировке фигур.

Первые исследования такого рода были проведены немецким психологом Х. Вернером (1935). Он предъявлял испытуемым в одном и том же участке поля зрения с интервалом около 150 мсек две фигуры: сначала черный круг, а затем черное кольцо, внутренний край которого в точности совпадал с границей круга. При этих условиях испытуемый видел кольцо, но круг им не воспринимался. Если порядок предъявления был обратным, то испытуемый видел оба объекта. Эти результаты можно объяснить, предположив, что в тот момент, когда предъявляется кольцо, контур круга еще не успевает полностью образоваться, и воспринимается как внутренний край кольца. Таким образом, в этой ситуации без контура нет и фигуры.

Однако, столь явно роль контура выступает далеко не всегда. Иногда фигура вообще не обладает контуром. У фигуры, изображенной на рис. 67 а, контур только намечен, но она воспринимается вполне отчетливо. В то же время на рис. 67 б присутствуют те же самые элементы контура и тем не менее увидеть фигуру на этом рисунке очень трудно. Значит, наличие контура еще не обеспечивает автоматически выделение фигуры. Более того, можно предположить, что сам контур воспринимается и запоминается главным образом как элемент данной фигуры. Об этом говорят результаты экспериментов, показавшие, что знакомый контур не опознается испытуемыми, если по сравнению с первым его предъявлением поменять местами фигуру и фон (Р. Вудвортс и Х. Шлосберг, 1954).



Рис. 67. Фигура и контур (по В. Метцгеру, 1966)

Исследование факторов, определяющих выделение фигуры из фона или, как иногда говорят, перцептивную организацию, было проведено представителями гештальтпсихологии. В 1924 году М. Вертхаймер установил существование целого ряда таких факторов. К ним относятся:

1. Сходство. В фигуру объединяются элементы, имеющие близкие свойства, например, обладающие похожими формой, цветом, величиной, текстурой и т. п. Вертикальные колонки из крестиков и ноликов, воспринимаемые на рис. 68, представляют собой пример перцептивной организации, возникающей под действием этого фактора.

Рис. 68. Перцептивная организация

Фактор сходства

2. Близость. Из множества элементов в одно целое с большей вероятностью объединяются те, которые пространственно ближе всего расположены друг к другу.

3. "Общая судьба". Если группа точек или каких-либо других элементов движется относительно окружения в одном и том же направлении и с одинаковой скоростью, то возникает тенденция воспринимать эти элементы как самостоятельную фигуру.

Чтобы убедиться в действенности этого фактора, можно поставить следующий простой опыт. На две расположенные друг за другом стеклянные пластинки тушью наносятся в случайном порядке точки. Наблюдение ведется с расстояния около метра. До тех пор, пока пластинки неподвижны или движутся совместно, изображения невозможно разделить, но как только они начинают смещаться относительно друг друга, беспорядочное скопление пятен распадается на два плана, каждый со своим распределением точек.

...