Экспериментальное подтверждение 2 страница

² Там же. Р. XI.

³ См.: Kemp M. Julesz's joyfulness // Nature. 1998. 396. P. 419.

Шиффман X . Восприятие пространства...

177

ковых рисунка, представлявших собой случайные конфигурации точек (обычно такие стереограммы называют случайно-точечными стереограм-мами. Пара таких стереограмм представлена на рис. 25, А. Оба изображения имеют идентичную текстуру, образованную случайными конфигурациями точек, исключение составляют лишь небольшие центральные участки, которые тоже идентичны в обоих случаях, но смещены лате-рально в противоположных направлениях. При взгляде на любой из этих рисунков, образующих стереопару, невозможно увидеть каких-либо признаков глубины или формы, ибо в них нет никаких монокулярных признаков. Однако при стереоскопическом слиянии этих двух рисунков в центре отчетливо виден небольшой квадрат, соответствующий латераль-но смещенному участку и «парящий» над окружающей его текстурой (рис. 25, Б).

Как схематически показано на рис. 26, смещенные участки правого и левого квадратов случайно-точечной стереопары отличаются друг от друга.

Центральный участок левого квадрата смещен вправо, а правого — влево. Благодаря этому латеральному сдвигу центрального участка на правую и левую сетчатку проецировались разные изображения, как было бы, если бы маленький центральный квадрат действительно лежал отдельно, впереди текстуры, образованной случайной конфигурацией точек. В итоге для этого маленького центрального участка возникает бинокулярная дис-паратность (т.е. левый и правый глаз видят его не совсем одинаково), и при стереоскопическом просмотре стереопары создается впечатление, что центральный участок лежит над фоном — текстурой, образованной случайной конфигурацией точек. Если центральный участок левого квадрата сместить влево, а правого — вправо (т.е. если создать обратную диспаратность между левым и правым квадратом), то при стереоскопическом просмотре этой стереопары будет казаться, что центральный квадрат лежит на поверхности позади текстуры, образованной случайной конфигурацией точек.

По мнению Джулеза¹, из случайно-точечных стереограмм стереоскопический эффект извлекается зрительной системой автоматически благодаря определенному процессу, протекающему на нейронном уровне. Этот процесс, результатом которого является восприятие глубины, включает сопоставление тех участков рисунков, которые идентичны для обоих глаз, и оценку остающихся участков бинокулярных диспаратностей. Для возникновения эффекта глубины, или стереопсиса, достаточно одной бинокулярной диспаратности, поскольку, как уже отмечалось выше, в расположении элементов случайно-точечных стереограмм нет ничего — ни изобразительных признаков глубины, ни знакомых очертаний, — что

¹ См.: Julesz В . Binocular depth perception without famiiiarity cues // Science. 1964. 145. P. 356-362; Julesz B. Foundations of cyclopean perception. Chicago: University of Chicago Press, 1971.

178

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 26. Схематическое изображение процесса создания случайно-точечных стереограмм, представленных на рис. 25 Левый и правый рисунки — практически идентичные текстуры, образованные случайными конфигурациями точек, исключение составляют лишь их центральные участки: они смещены относительно друг друга по горизонтали в разные стороны так, словно представляют собой цельные поверхности. Смещенные участки (они образованы ячейками А и В) покрывают определенные участки фона, образованного ячейками 1 и 0. Благодаря сдвигу, свободные участки фона (ячейки X и У) остаются непокрытыми и заполняются дополнительными случайными элементами¹

могло бы навести на мысль о смещении одного участка относительно другого.

Локальный стереопсис/глобальный стереопсис. Случайно-точечные стереограммы — уникальной пример двойственности восприятия глубины. При просмотре таких простых стереограмм, как те, что представлены на рис. 24, Б и В, нет никакой неопределенности в том, какие именно линейные сегменты проекций на левой и правой сетчатках соответствуют друг другу. Проекции на левую и правую сетчатки каждым из полуполей подобных стереопар дают достаточное количество монокулярно распознаваемых стимулов, которые могут быть поэлементно сопоставлены зрительной системой друг с другом для создания стереоскопического эффекта. Подобная однозначная, не вызывающая сомнений локализация глубины называется локальным стереопсисом. В отличие от традиционных стереопар, стереопары Джулеза не содержат никаких узнаваемых структур, и ничто в двух полуполях его стереопар «не сообщает» зрительной системе о возможности попарного сравнения каких-либо

¹ См.: Julesz В . Foundation of oyclopean perception. Chicago: University of Chicago Press, 1971. P. 21.

Шиффман X . Восприятие пространства...

179

элементов изображений на правой и левой сетчатках для достижения стереопсиса. Следовательно, случайно-точечные стереограммы в том, что касается соответствия элементов правого и левого ретинальных изображений, — можно толковать двояко. Предполагается, что любой элемент, спроецированный на одну сетчатку, может быть сопоставлен с любым другим соседним элементом образа на другой сетчатке, но зрительная система сравнивает паттерны диспаратности двух сетчаток, а не «занимается» поэлементным сопоставлением двух ретинальных изображений. В данном случае необходим глобальный процесс поиска многих диспарат-ностей, без которых невозможно восприятие трехмерной поверхности. Поскольку требуется полное, или глобальное, сравнение диспаратных элементов, общих для обеих половин стереопар Джулеза, а не их локальное, «поточечное» сравнение, предполагаемый процесс стереоскопического восприятия стереограмм, образованных случайными конфигурациями точек, называется глобальным стереопсисом.

Автостереограммы. У нас нет технических возможностей продемонстрировать здесь стереопсис, достигаемый с помощью стереограмм Джулеза (впрочем, возможно, читатель не поленится посмотреть стереопару, представленную на рис. 25, А, через стереоскоп). Однако, приложив некоторые усилия, без всяких специальных приспособлений можно испытать эффект глобального стереопсиса с помощью автостереограммы. Ав-тостереограмма представляет собой специальную форму стереограммы, созданную Кристофером Тайлером¹, содержащую (в пределах одного рисунка, напечатанного типографским способом) информацию для обоих глаз и, подобно стереограммам Джулеза, не имеющую никаких монокулярных признаков. Пример типичной автостереограммы представлен на рис. 27. Рекомендации, которым необходимо следовать, чтобы с их помощью наблюдать стереоскопический эффект, приводятся ниже, в описании эксперимента.

Первая попытка увидеть стереоизображение для многих трудна. Некоторым людям приходится в течение нескольких минут напрягать окуломоторные мышцы, но настойчивость и тренировка помогают большинству добиваться успеха. Интересно отметить, что аналогичный стереоскопический эффект можно вызвать, глядя на пол или потолок, на которые нанесен повторяющийся узор, или на обои с определенным рисунком: в конце концов у недоумевающего наблюдателя может возникнуть ощущение, что некоторые элементы потолка или пола отделяются от них, а фрагменты рисунка обоев «парят» перед стеной или на вообра-

¹ См.: Pugliese L. Auto-random-dot stereograms // Optics and Photonics News. 1991. 59. P. 62; Tyler C.W., Clarke M.B. The autostereogram // J.O. Merritt, S.S. Fisher (Eds.). Stereoscopic displays and applications // Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering. 1990. 1256. P. 182-197; Stork D. G., Rocca С Software for generating autoran-dom-dot stereograms // Behavior Research Methods, Instruments and Computers. 1989. 21. P. 525-534.

180

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

жаемой поверхности перед ним¹. Причина этого явления заключается в том, что зрительная система «ошиблась», сопоставляя изображения повторяющегося узора на правой и левой сетчатках: она связала и стереоскопически «слила» в одно два изображения, которые являются проекциями не соответствующих друг другу элементов узора, результатом чего и становится неуместное восприятие глубины.

Экспериментальное подтверждение

Просмотр автостереограммы

При правильном просмотре рис. 27, А будет видно изображение знакомого объекта, лежащего на переднем плане, на фоне образованной точками текстуры. Задача наблюдателя — сфокусировать взгляд на двух точках, расположенных над рисунком, и таким образом конвергировать глаза, чтобы видеть три точки. Иными словами, глаза должны конвергировать на точке, лежащей перед рисунком. Ниже приводятся описания нескольких способов выполнения этого требования. Ваша задача упростится, если, пока вы стараетесь получить стереоизображение, кто-нибудь будет медленно читать вам этот текст вслух. Держите карандаш длиной примерно 6 дюймов (около 15 еж) перед рисунком таким образом, чтобы его кончик был направлен примерно на середину расстояния между двумя точками (рис. 27, Б), Зафиксировав взгляд на кончике карандаша, вы сможете увидеть и две точки над рисунком. Продолжая фиксировать взгляд на кончике карандаша, медленно перемещайте карандаш взад-вперед до тех пор, пока вместо двух точек не увидите три точки, расположенные на одной прямой. (Это значит, что теперь ваши глаза конвергированы именно настолько, насколько нужно.) До тех пор пока ретинальные изображения кончика карандаша и слившейся «центральной» точки не приобретут четкость, поддерживайте это положение глаз, затем медленно переведите взгляд на центральную точку и отодвиньте карандаш. Если ваши глаза стремятся вернуться в исходное положение, продолжайте попытки до тех пор, пока не сможете стабильно поддерживать восприятие конфигурации из трех точек. У одних наблюдателей образ объекта в стереоскопической глубине проступает мгновенно, другим для этого приходится поддерживать фиксацию в течение нескольких минут. Если после нескольких попыток вам так и не удалось увидеть стереоскопического изобраятения, попробуйте воспользоваться другими способами. Как и при первой попытке, держите карандаш так, чтобы его кончик был на уровне середины расстояния между двумя точками. Но теперь фиксируйте взгляд не столько на карандаше, сколько на самом рисунке. Поскольку ваш взгляд зафиксирован на рисунке, вы увидите двойственное перекрестное изображение карандаша. Медленно подвиньте карандаш так, чтобы два его изображения оказались на одних линиях с двумя точками фиксации над рисунком, после чего медленно сфокусируйте взгляд на кончике карандаша. Два расплывающихся изображения карандаша должны конвергировать в одно, указывающее на центральную точку. Продолжайте

¹ См.; Pugliese L. Auto-random-dot stereograms // Optics and Photonics News. 1991. 59. P. 62.

Шиффман X . Восприятие пространства...

181

фокусировать взгляд на кончике карандаша до тех пор, пока центральная точка не станет четко видна. Это может потребовать некоторого времени, но когда это произойдет, вы увидите, как в глубине фона возникает центральная фигура.

Третий способ получения стереоскопического изображения, которое на этот раз появится под текстурировнной поверхностью (поскольку глаза будут конвергировать на точке, лежащей ниже плоскости рисунка), заключается в следующем. Глядя на верхнюю часть рисунка, постарайтесь фокусировать взгляд на поверхности, лежащей за точками, например на полу или на стене, до тех пор, пока вместо двух точек не появятся три. Задержите взгляд на трех точках на несколько мгновений, а затем, не меняя точки фокусирования взгляда, медленно опускайте глаза вниз до тех пор, пока не увидите в глубине «спрятанный» объект.

Рис. 27. Автостереограмма (А) и способ ее просмотра (Б)

И последнее. Если, испробовав все описанные выше способы, вы так и не увидели стереоскопического изображения, попробуйте поступить следующим образом. Поднесите страницу, на которой нарисована автостереограмма, как можно ближе к глазам, так чтобы рисунок превратился в расплывшееся пятно. В этот момент ваш взгляд сфокусирован на точке, лежащей позади поверхности страницы. Затем, как ложно медленнее, отодвигайте страницу от лица таким образом, чтобы автостереограмма все время оставалась не в фокусе.

182

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Если она все же оказалась в фокусе, это значит, что вы, возможно, слишком далеко отодвинули страницу (или сделали это слишком быстро). Помните, важно, чтобы автостереограмма была не в фоку c е! Попробуйте еще раз, отодвигая страницу еще медленнее и время от времени останавливаясь, и делайте это до тех пор, пока не «проявится» трехмерное изображение. Автостереограмма — необычная и трудная задача для зрительной системы, поскольку нужно сфокусировать глаза на расстоянии, отличном от того, на котором расположен сам рисунок. Но если у вас два глаза и вы не страдаете стереослепо-той (см. следующий подраздел), то при известной тренировке (и терпении) вы сможете увидеть стереоскопическое изображение.

Одно из наиболее значительных открытий, сделанных в ходе изучения циклопического восприятия с помощью случайно-точечных стерео-грамм, заключается в том, что стереоскопическое видение может возникнуть не только при полном отсутствии монокулярных признаков глубины, но даже и при отсутствии каких-либо распознанных контуров или форм. При монокулярном просмотре стереограммы Джулеза воспринимаются как совершенно неупорядоченные текстуры, в которых нет даже намека на узнаваемые контуры или формы. Следовательно, стереоскопическое видение может не только предшествовать восприятию формы, но может также и происходить без ее распознавания. Иными словами, восприятие очертаний и форм не является обязательным условием достижения стереоскопического эффекта. Как отмечали Галик и Лоусон, циклопическое восприятие свидетельствует о том, что «не столько контуры наталкивают [нас] на мысль о глубине, сколько глубина — на мысль о контурах»¹.

Восприятие стереоскопического эффекта с помощью стереограмм, образованных случайными конфигурациями точек, доступно не только взрослым, но и младенцам. По одним данным она проявляется с 3,5-месячного возраста², по другим — с 6-месячного³. Более того, эта форма стереоскопического видения свойственна не только человеку, но и другим биологическим видам. Способность к восприятию стереоскопического эффекта с помощью случайно-точечных стереограмм проявляют соколы⁴, кошки⁵ и обезьяны⁸.

¹ См.: Gulick W.L., Lawson R.B. Human stereopsis: A psychophysical analysis. N. Y.:
Oxford University Press, 1976. P. 272.

² См.: Fox R„ Aslin R.N., Shea S.L, Dumais S.T. Stereopsis in human infants // Science.

1980. 207. P. 323-324.

³ См.: Petrig В ., Julesz В ., Kropfl W., Baumgartner G., Ankllker M. Development of
stereopsis and cortical binocularity in human infants: Electrophysiological evidence // Science.

1981. 213. P. 1402-1405.

⁴ См.: Fox R., Lehmkuhle S.W., Bush R.C. Stereopsis in the falcon // Science. 1977. 197.
P. 79-81.

⁵ См.: Fox R„ Blake R.R. Stereopsis in the cat // Paper presented at the tenth meeting of
the Psychonomic Society. San Antonio, Tex., November. 1970.

⁶ См.: Bough E.W. Stereoscopic vision in the macaque monkey: A behavioural
demonstration // Nature. 1970. 225. P, 42-44.

Шиффман X . Восприятие пространства...

183

Циклопическая стимуляция создается уникальным сочетанием лабораторных условий, обеспечивающим техническое отделение друг от друга монокулярной и бинокулярной форм предъявления информации. Наблюдение за большинством пространственных событий осуществляется без подобных ограничений. В реальной жизни пространственному восприятию способствует комбинация различных пространственных признаков визуальных стимулов и эффективность восприятия зависит от того, насколько эти признаки сочетаются друг с другом. Однако специфические возможности стереоскопического видения принесли немалую пользу пространственному восприятию окружающего мира. Оно не только позволяет наблюдателю извлекать точную информацию о глубине и расстоянии между объектами и поверхностями и тем самым вносит свой вклад в такие процессы, происходящие на более высоких уровнях зрительной системы, как, например, координация движений глаз и рук, но' и способствует унитарному (совокупному) восприятию тех отличительных признаков, которые лежат на одной глубине. Иными словами, перцептивный процесс группирования и интегрирования пространственных отличительных признаков, лежащих на одной глубине или одинаково удаленных от наблюдателя, способствует узнаванию объекта. Фрисби следующим образом выразил эту мысль:

Возможно, именно распознавание защитной окраски было самым первым результатом того, что в ходе эволюционного развития биологические виды получили бинокулярное зрение. Не исключено, что настоящим оправданием бинокулярного зрения стала возможность распознавать с его помощью характерное сочетание полос — отличительный признак, принадлежащий тигру (или иному хищнику, или желанной, но спрятавшейся добыче), и отделять их от полос, образуемых ветвями, прутьями и листьями дерева, в котором он притаился, готовясь к прыжку. Подобное предположение находится в полном соответствии с открытием случайно-точечных стереограмм, ибо они показывают, сколь велики возможности стереопсиса в том, что касается распознавания защитной окраски как отличительного признака: любой объект можно увидеть только после того, как произойдет бинокулярное слияние его образов... Возможно, благодаря особой способности воспринимать глубину, основным оружием которой является стереоскопическое зрение, зрительная система гораздо лучше может разложить общую картину на ее составляющие и таким образом выполнить возложенную на нее работу — увидеть, что же это такое¹.

Нейрофизиологические основы бинокулярной диспорсштности

Физиологической основой стереоскопического зрения являются обнаруженные у многих млекопитающих, в том числе и у человека, клетки, избирательно реагирующие на бинокулярную диспарантность. Ины-

¹ См.: Frisby J.P. Seeing. N. Y.: Oxford University Press, 1980. P. 155.

184 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

ми словами, существуют клетки, слабо реагирующие на монокулярную стимуляцию, но активные по отношению к стимуляции, в результате которой возникают отличные друг от друга ретинальные изображения (бинокулярная диспарантность). Эти клетки, названные детекторами диспарантности, активируются, когда соседствующие друг с другом группы стимулов идентичных диспарантностей достигают обеих сетчаток¹. Это значит, что бинокулярная стимуляция избирательно возбуждает различные пулы детекторов диспарантности, «настроенных» на различные диспарантности. Некоторые детекторы «имеют узкую полосу пропускания» и реагируют на стимулы, бинокулярная диспарантность которых либо невелика, либо вовсе отсутствует; особенно активно они реагируют на стимулы, лежащие исключительно на линии фиксации или на близком к ней расстоянии (т.е. на раздражители, лежащие внутри ФЗП гороптера и стимулирующие соответствующие точки сетчаток, см. рис. 21). Другие клетки избирательно реагируют только на стимулы, лежащие перед или за линией фиксации взгляда.

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 132; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!