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)