Особенности зрительных иллюзий
Лекция 21. Иллюзии восприятия. Определение иллюзий. Свойства изображений, вызывающих зрительные иллюзии. Особенности зрительных иллюзий. Причины возникновения иллюзий. Теории, объясняющие процесс формирования зрительных иллюзий. Функционализм. Конструктивизм. Трансакционизм. Гештальт-подход. Когнитивный подход. Экологический подход. Нейрофизиологический подход. Информационный подход. Классификации зрительных иллюзий.
Методические рекомендации к изучению темы.
Слово «иллюзия» образовано от латинского слова "illudere", и переводится как «заблуждение, ошибка». Суть феномена иллюзий состоит в ошибочном восприятии объекта и его отдельных элементов. Физические значения параметров объекта оцениваются при помощи различных измерительных приборов. Длину измеряют линейкой, светлоту поверхности – люксметром, наклон линии – транспортиром и т.д. Особенностью иллюзий является значительное несоответствие физических и воспринимаемых значений этих параметров. Исследование иллюзий важно для изучения механизмов перцептивного отражения. Причины возникновения иллюзий по-разному описываются в рамках различных научных подходов. В когнитивном подходе используется метафора уровневой обработки информации, в конструктивистком подходе акцентируется роль перцептивных гипотез, в нейрофизиологическом подходе выявляются механизмы взаимодействия отдельных нейронов и нейронных ансамблей, гештальт-подход использует законы группировки и контекста для объяснения иллюзорных эффектов. Все эти подходы являются взаимодополняющими, и более эффективным для исследования иллюзий является междисциплинарное направление. Прочитывая материал лекций, соотносите его с текстом лекции 20 «Теории восприятия», запоминать материал данной лекции не нужно, важно уметь ответить на вопрос какие иллюзии бывают и как они формируются. Прочтите определения из глоссария и рассмотрите схемы презентации. На сайтах системы Интернет, посвященных зрительным иллюзиям (например, см. http://www.psy.msu.ru/illusion; http://www.michaelbach.de/ot/), можно познакомиться с разнообразными вариантами иллюзий.
|
|
|
| Одна из величайших зрительных иллюзий – это кино. Зрителям предъявляется последовательность плоских статичных картинок, сменяющих одна другую с частотой 24 кадра в секунду. Однако возникает иллюзия, что объекты на экране трехмерны и плавно (а не скачками от кадра к кадру) передвигаются из одного положения в другое. Иллюзорно что апельсин имеет оранжевый, а огурец – зеленый цвет. Физические объекты не окрашены в цвета, они лишь отражают световые волны различной длины Объекты, отражаемые периферическим полем зрения, обладают четким границами и насыщенным цветом. Исследования разрешающей способности зрительной системы показали, что острота периферического зрения, а также его цветоразличение значительно снижены относительно центрального (фовеального) зрения в результате чего объекты, расположенные на периферии, должны были бы выглядеть сильно размытыми по контуру и малонасыщенными по цвету. Однако, благодаря способности зрительной системы «творить» образ не в точном соответствии с физиологическими свойствами сетчатки глаза, переживается иллюзия «четкости контуров и насыщенности цвета» объектов. |
|
|
|
В науке разработано несколько типов определений иллюзий.
Первый тип определения иллюзий.
Иллюзии - это ошибки операций, происходящих в зрительной системе человека, результатом которых является ошибочная оценка какого-либо физического свойства объекта. Выраженность ошибки характеризует меру рассогласованности между физическим свойством объекта и его внутренним ментальным отображением.
Ø Г.Гельмгольц рассматривал зрительные иллюзии как ошибки процессов интерпретации, протекающих неосознанно и не поддающихся произвольной коррекции.
|
|
|
Ø Р.Грегори определял иллюзии как систематические отклонения от объективных параметров стимуляции, измеренных линейкой, фотометром, часами и прочими измерительными приборами.
Данное определение слишком широкое, и согласно ему любое восприятие – это иллюзия, возникающая из-за несводимости переживания любого сенсорного качества к физическим свойствам объекта.
Второй тип определения иллюзий.
Иллюзии - это изменения обычных свойств восприятия, возникающих под воздействием необычных условий наблюдения. О. да Пос и Рейнольдс рассматривали иллюзии как перцептивные переживания, конфликтующие с другим перцептивным переживанием того же объекта, наблюдаемого в других условиях.
| Первый тип определений | Второй тип определений |
| Восприятие делится на: истинное и ошибочное | Неискаженное и искаженное восприятие одинаково истинно и отличается лишь условиями наблюдения |
| Сравниваются физический объект и его перцептивный образ | Сравниваются два различных образа, возникающие в различных условиях наблюдения |
| Предметом исследования являются когнитивные и нейрофизиологические механизмы формирования иллюзии | Предметом исследования являются особенности условий наблюдения |
Третий тип определений (Г.Я. Меньшикова ) интегрирует черты двух предыдущих типов определений.
|
|
|
Зрительные иллюзии - значимые, устойчивые и осознаваемые феномены восприятия, для которых характерно неадекватное отражение свойств объектов, возникающее в результате особой пространственной и временной организации стимуляции.
Свойства изображений, вызывающих зрительные иллюзии:
Ø двухмерность,
Ø элементарность,
Ø наличие сенсорного или перцептивного конфликта.
Особенности зрительных иллюзий
Ø неосознаваемость
Ø устойчивость иллюзорного эффекта при осознании ошибочности оценки
Ø однонаправленность ошибок у большинства наблюдателей
Причины возникновения иллюзийвесьма разнородны. К ним относятся:
Ø движения глаз
Ø оптические свойства глаза
Ø нейронные механизмы сетчатки и мозга
Ø правила гештальт -группировки
Ø механизмы, сформированные на основе знаний о свойствах объектов физического мира: механизмы константности, эффекты контраста и заполнения пространственных и временных промежутков, распределения внимания
Ø эффекты научения, адаптации восприятия к изменениям условий наблюдения
Ø интеграции сигналов разной модальности в процессах формирования
иллюзорного эффекта
Теории, объясняющие процесс формирования зрительных иллюзий.
В каждом из теоретических подходов, к исследованию процесса восприятия предложены свои гипотезы относительно формирования иллюзий.
Функционализм
Свойства, которые приписываются зрительным иллюзиям, присущи и обычным актам не искаженного восприятия. В качестве примера можно привести объяснение иллюзии одновременного светлотного контраста, данное Г. Гельмгольцем около 150 лет тому назад. Он предположил, что серый квадрат на белом фоне воспринимается сильно освещенным, в отличие от аналогичного серого квадрата на черном фоне, который воспринимается слабо освещенным.
Из опыта наблюдения окрашенных поверхностей у нас сформировано представление о том, что серый квадрат при сильном освещении должен отражать больше света, а при слабом – меньше. Формируется бессознательное умозаключение: поскольку яркости сетчаточных образов этих квадратов равны, а серый на белом освещен сильнее, чем серый на черном, тогда серый на белом должен иметь более темную окраску, чем серый на черном. Эти умозаключения протекают на неосознаваемом уровне, сознанию представлен только конечный результат процесса – различия в восприятии светлоты одинаковых по яркости квадратов. Гипотезы о процессе восприятия, предложенные в рамках функционализма, были развиты в конструктивистком подходе.
Конструктивизм
Причина возникновения иллюзий аналогична той, которая была предложена Г. Гельмгольцем: они возникают из-за несоответствия между выдвигаемыми гипотезами и актуальной стимуляцией. Р. Грегори предложил объяснение восприятия некоторых оптико-геометрических иллюзий на основании адекватного применения механизма константности. Он отметил, что в рисунках иллюзии Мюллера-Лайера присутствуют признаки перспективы, согласно которым одни линии иллюзии воспринимаются ближе к наблюдателю, чем другие.
Иллюзии Мюллера - Лайера можно интерпретировать как 2D проекции двух трехгранных углов, один из которых является выпуклым, а другой – вогнутым. Такая интерпретация приводит к тому, что вертикальная линия справа воспринимается более удаленной, чем вертикальная линия слева. Для оценки ее размера используется механизм константности размера, согласно которому два объекта воспринимаются разными по размеру, если они при одинаковых сетчаточных проекциях воспринимаются расположенными на разном расстоянии от наблюдателя. Неадекватная гипотеза о разной удаленности линий относительно наблюдателя и приводит к возникновению этой иллюзии.
Р. Грегори также объяснил, почему для редко встречаемой или необычной стимуляции зрительная система использует правила, которые были накоплены в прошлом опыте и не формирует новых правил. Процесс восприятия должен быть очень быстрым (в пределах 500 мс), поскольку малое время реакции резко увеличивает выживаемость особи. В такой короткий промежуток времени эффективно могут использоваться только те знания, которые неоднократно подтверждались в процессах прошлого взаимодействия с внешней средой.
Трансакционизм
Основные идеи разработаны А. Эймсом и Ф. Килпатриком. В процессе взаимодействия (трансакции) с реальным окружением, субъект приобретает опыт интерпретации двусмысленных сенсорных данных. Гипотез о том, какой предмет находится перед субъектом, может быть много, так как много объектов, имеющих одинаковые проекции на сетчатке. Однако, многие объекты внешней среды имеют свойства, изменяющиеся только в некоторых заданных пределах. Например, жилые комнаты, а также окна всегда имеют прямоугольные формы, а апельсины – округлую форму, определенный размер и оранжевый цвет. Это приводит к резкому ограничению числа выдвигаемых гипотез. Ограниченность числа выдвигаемых гипотез была продемонстрирована в ярких иллюзиях, созданных А. Эймсом, которые получили названия «комната Эймса» и «окно Эймса».
Для формирования иллюзии «окно Эймса» была сконструирована рамка трапециевидной формы, у которой одна вертикальная грань значительно меньше другой. Разность размеров должна быть такой, чтобы при вращении рамки вокруг своей оси меньшая сторона имела бы всегда меньший проекционный размер на сетчатке. Для того, чтобы убедить наблюдателя в том, что перед ним находится окно прямоугольной формы, которое повернуто под небольшим углом, к рамке прикреплялись планки, на которые были нанесены тени. Согласно идеям трансакционализма, глядя на такую рамку, у наблюдателя формируется гипотеза о том, что это прямоугольное окно, поскольку он всегда видел только прямоугольные окна. Вращение прямоугольного окна должно приводить к тому, что сетчаточная проекция той стороны, которая приближается к наблюдателю, должна увеличиваться, а стороны, удаляющейся от наблюдателя, уменьшаться. Поскольку при вращении окна Эймса сетчаточная проекция меньшей стороны оставалась всегда меньше по величине, то возникала иллюзия качания рамки из стороны в сторону.
Гештальт-подход.
Процесс порождения иллюзий объяснялся ссылкой на особенности гештальт- группировки элементов изображения, которые, зависят от особенностей функционирования нейронных структур мозга. Постулируя появление нового качества целостной фигуры, которого нет в составляющих элементах сцены, гештальт- психологи создали большое число иллюзий, ставших классикой «Библиотеки иллюзий»: фи- феномен, эффект Гельба, иллюзию Коффки, иллюзию Бенари и многие другие. Для объяснений иллюзии использовались такие конструкты, как гештальт, контекст, принципы группировки, принадлежности и т.д. Наиболее показательным примером является объяснение иллюзии Фи-феномена, данное Э. Махом и М. Вертгеймером.Фи-феномен — ощущение движения, возникающее при последовательном включении стационарных источников света, а также сама форма этого движения. М. Вертгеймер объяснил иллюзорный эффект, используя представление о мозге как электрическом объемном проводнике, в котором под действием стимуляции формируются потоки электрической активности. Специфическая картина этой активности принципиально отличается от свойств внешней стимуляции, и формирует свойства образа восприятия (принцип изоморфизма).
Положение «Целое не есть сумма отдельных частей» было продемонстрировано при помощи иллюзии, созданной Э. Рубиным. «Ваза Рубина» составлена из двусмысленных контуров, воспринимаются либо белая ваза, либо профили двух лиц. Целое не воспринимается как простая сумма двух фигур – вазы и профилей лиц, а воспринимается как Фигура на Фоне, где Фигурой попеременно могут стать либо ваза, либо профили лиц. Фигуре присущи определенные свойства – она более структурирована, более яркая, кажется выступающей над фоном, и имеет более «предметный» характер. Иллюзия демонстрирует специфику соотношения целого и его частей – если Фигурой становится ваза, профили лиц перестают восприниматься, поскольку становятся Фоном.
Когнитивный подход
Процесс познания является информационным процессом, в котором по некоторым правилам поэтапно происходит переработка сенсорной информации, результаты которой сохраняются в памяти. Объяснение протекания когнитивных процессов человека основывалось на метафоре преобразования информации в вычислительных устройствах. Когнитивная система человека рассматривалась как система, имеющая устройства ввода, хранения, манипуляции с символами, а также вывода информации. В сознании представлен лишь конечный этап процесса, все промежуточные этапы преобразований скрыты от сознания. Процесс формирования образа восприятия рассматривался как последовательность работы нескольких уровней – обнаружения сенсорных сигналов, кодирования отдельных параметров объекта, интеграции кодов для распознавания объекта, влияния внимания и памяти в процессах распознавания. На каждом из предполагаемых уровней выполняются специфические функции, позволяющие извлекать, анализировать, изменять и перерабатывать поступающую информацию. Уровневая модель переработки информации была применена для объяснения восприятия оптико-геометрических иллюзий, а также иллюзий светлоты. Причинами возникновения иллюзий считались особенности обработки информации на каждом гипотетическом уровне.
Экологический подход
Согласно Дж. Гибсону, лабораторные условия предъявления стимуляции и являются причиной возникновения иллюзий. Наблюдение иллюзий возможно только в специальных условиях, к которым автор относит монокулярное зрение, неподвижность наблюдателя, ограниченное поле зрения, кратковременность предъявления, плохое освещение периферии поля зрения. Иллюзии появляются тогда, когда информация о стимуле не может быть извлечена или оказывается недостаточной, замаскированной или ложной. Например, мы видим искаженной палку, опущенную в воду, из-за неумения извлечь информацию о преломляющих свойствах воды. Или воспринимаем прямоугольным «окно Эймса», имеющее физически форму трапеции, благодаря ложной информации, полученной в ситуации монокулярного наблюдения. При наблюдении «окна Эймса» двумя глазами или при наших собственных передвижениях, информация о его реальной форме извлекается адекватно и иллюзия «прямоугольности» окна пропадает. Иллюзии могут возникать и при неадекватном извлечении информации о возможностях: дикую кошку можно принять за домашнюю до тех пор, пока не появляются поведенческие акты животного, позволяющие наблюдателю извлечь информацию о его «диком» нраве. Дж.Гибсон подчеркивает, что причины возникновения иллюзий могут быть связаны не только с ограничениями стимуляции (плоское изображение, ограниченное поле зрения) и условий наблюдения (монокулярное зрение, неподвижность наблюдателя, плохое освещение сцены), но также с принципиальной невозможностью извлечь всю доступную информацию. Несмотря на то, что Дж.Гибсон отрицал важность зрительных иллюзий для исследования процессов восприятия, он неоднократно использовал их в своих экспериментальных исследованиях и демонстрациях.
Нейрофизиологический подход
Иллюзии рассматривались как эффективное средство для исследования свойств отдельных нейронов, а также нейронных взаимодействий. Несколько видов зрительных иллюзий эффективно объяснялись в терминах активности отдельных нейронов или нейронных ансамблей. К ним можно отнести иллюзии усиления субъективного контраста, искажения наклонов линий, послеэффекты цвета и движения, формирования субъективных контуров, а также иллюзии двойственных изображений. Например, причиной возникновения субъективных контрастов считается механизм латерального торможения ганглиозных клеток сетчатки. Согласно этому механизму торможения каждый возбужденный нейрон может активировать соседний нейрон, который, в свою очередь, подавляет активность как возбудившего его нейрона (возвратное торможение), так и активность соседних нейронов (латеральное торможение). Исследования нейронных структур первичной зрительной коры показали, что существуют нейроны - детекторы признаков, которые избирательно реагируют на ориентацию линии, ее цвет, длину, а также на направление ее движения. Выявленные свойства детекторов ориентации линий позволили объяснить некоторые иллюзии искажения наклона линий, например, иллюзии Цольнера, Вундта, Геринга и многие другие. Исследования процессов адаптации нейронов сетчатки и первичной зрительной коры позволили объяснить большой класс иллюзий, называемых послеэффектами движения, цвета, пространственной частоты и т.д.
Были найдены нейрофизиологические корреляты формирования нескольких типов иллюзий, а также предложены нейронные модели их формирования. В связи с этим феномены зрительных иллюзий рассматриваются как эффективное средство для исследования функций отдельных нейронов, а также нейронных взаимодействий различных зон головного мозга. Работы Д. Хьюбела и Т. Визела показали, что в зрительной системе существуют нейроны, селективно настроенные на восприятие элементарных зрительных признаков – ориентации линий, скорости и направления движения и т.д. Эти данные позволили сформулировать нейросетевые модели зрительного восприятия, основанные на гипотезе о существовании конечного числа однотипных элементов, селективно настроенных на выделение какого-либо простого признака (Прибрам, 1975; Соколов, Вайткявичус). Однако знание местоположения и функций каждого нейрона недостаточно для того, чтобы описать функцию и цели зрительной системы как единого целого.
Информационный подход
Согласно информационному подходу Д. Марра, в процессе переработки информации зрительная система «вычисляет» разрывы и гладкие продолжения границ, с учетом которых строятся модели эскизов различных стадий представления и взаимного расположения плоскостей друг относительно друга. Система «вычислений» допускает не одно, а множество разных решений, полученных на основе одного и того же начального эскиза. Вследствие использования различных алгоритмов переработки информации несколько различных представлений 3D объекта может получаться из одного 2D начального образа. Например, увеличение размеров начального образа может быть представлено либо как увеличение размера внешнего объекта при неизменной дистанции до наблюдателя, либо как приближение объекта, имеющего неизменный размер. Эти двусмысленности и могут являться источниками различных зрительных иллюзий.
В иллюзии «Треугольник Пенроуза» грань «А» воспринимается удаляющейся, если смотреть на верхний трехгранный угол, а грань «Б» - расположенной на неизменной дистанции, если смотреть на правый трехгранный угол. Эти грани, согласно воспринимаемым зрительным признакам, не могут встретиться в одной
| Б |
| А |
точке пространства, что и составляет парадокс данной иллюзии. Подобного типа двусмысленности, возникающие при изображении 3D сцен в плоском 2D изображении, активно использовались в художественном направлении «имп-арт» такими известными художниками как Жос де Мей и М.К.Эшер.
Информационный подход Д. Марра предлагал операционализировать процесс восприятия, как последовательность алгоритмов переработки информации о форме объекта. Эта модель активно используется в техническом зрении, где наиболее актуальной считается задача восстановления 3D формы на основе двух 2D изображений. На основе модели Д. Марра, были созданы компьютерные программы, с помощью которых удалось смоделировать отдельные этапы процесса зрительного восприятия человека.
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 1641; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!