Когнитивная наука Основы психологии познания том 1 Величковский Б М (стр. 44 из 120)

F = [ii(AxA)/d_j]n(И),

1=1 j=l

где A_t— амплитуда 1-го пика, А — амплитуда у-го пика, d — евклидово расстояние между двумя пиками, а и — общее число пиков. Для описания процессов параллельной обработки случайно-точечных стереограмм юлезовского типа автокорреляционный процесс может быть заменен

где A_t— амплитуда 1-го пика, А — амплитуда у-го пика, d — евклидово расстояние между двумя пиками, а и — общее число пиков. Для описания процессов параллельной обработки случайно-точечных стереограмм юлезовского типа автокорреляционный процесс может быть заменен

³ Речь идет в основном о перепадах яркости, а не цвета. Ученица Коффки Сузанна
Либманн (см. Konica, 1935) обнаружила следующий эффект. Если яркость двух примыка
ющих друг к другу поверхностей выравнивается, так что они начинают отличаться между
собой только цветом (спектральным составом отраженного света), то граница этих по
верхностей неожиданно теряет стабильность и определенность формы. Исследования с
применением равнояркостных стимулов выявили ряд разновидностей данного эффекта:
уплощение пространственных рельефов, замедление и даже исчезновение впечатления
движения объектов и т.д. (Livingstone & Hubel, 1987). Причина этих феноменов состоит в
том, что восприятие цвета — относительно поздний продукт перцептивной обработки
(частично связанный с зоной V4 зрительной коры). Пространственная локализация по
верхностей, основанная на выделении текстур и перепадов яркости, является скорее ус
ловием, чем следствием такого восприятия (см. 3.1.3). 167

точно такой же кросскорреляцией текстур в левом и правом монокулярных полях зрения при их взаимных сдвигах относительно горизонтальной оси. Результатом будет обнаружение и определение степени сдвига повторяющегося диспаратного участка.

Для оценки нейрофизиологической реальности таких процессов следует упомянуть еще одну важную линию исследований. В 1970-е годы, в исследованиях восприятия получили распространение теории, основанные на предположении, что зрительная система проводит Фурье-анализ ретинального изображения, то есть выделяет в его составе синусоидальные компоненты разной пространственной частоты и амплитуды. Фурье-анализ изображений основан на использовании теоремы, доказанной в 1822 году французским математиком и физиком Жаном Батистом Фурье. Согласно этой теореме, любая аналитическая функция может быть приблизительно описана как сумма некоторого числа синусоидальных компонентов, отличающихся частотой, амплитудой (контрастом) и фазой. В случае двумерных распределений яркости (к ним может быть отнесено ретинальное изображение) к этим трем параметрам добавляется ориентация соответствующих синусоидальных решеток. Эти идеи, как и представления о корреляционном анализе частот, первоначально возникли в области анализа механизмов слухового восприятия. Несмотря на ряд трудностей (например, таких, как проблема сохранения информации о фазе), в рамках этих моделей удается описать процессы детекции акустических и зрительных стимулов типа синусоидальных и производных от них решеток. Наличие в зрительной системе нейронов, селективно чувствительных к различным пространственным частотам изображения, подтверждается большим числом данных (Brace, Green & Georgeson, 2003).

Эти данные свидетельствуют о том, что кросскорреляционная обработка текстур, лежащая в основе бинокулярного восприятия глубины, по-видимому, осуществляется только в перекрывающихся по пространственной частоте участках спектра. Иными словами, используя для областей фигуры и фона каждой из предъявляемых одновременно стерео-грамм текстуры различной степени зернистости (то есть материал с разной пространственной частотой), можно создать ситуацию, обратную опытам Юлеза — диспаратные объекты сами по себе будут отчетливо видны в каждой из отдельно взятых стереограмм, но при их предъявлении независимо левому и правому глазу впечатление глубины будет полностью отсутствовать. Следовательно, постулируемая классическим, конструктивистским подходом возможность феноменального восприятия объектов или, по крайней мере, контуров в монокулярных полях зрения не является ни необходимым, ни достаточным условием бинокулярного восприятия глубины.

Стереопсис (или бинокулярный параллакс) — лишь один из множества механизмов перцептивной оценки глубины и удаленности. Среди них есть и другие, столь же базовые механизмы, как бинокулярный параллакс, причем они явно присутствуют и у многих животных, не обладающих бинокулярным зрением из-за отсутствия фронтального расположе-168 ния глаз. К таким механизмам относится детекция параллакса движения

Рис. 3.2. Два примера градиентов величины и плотности: А. Уходящая вдаль поверхность; Б. Поверхность, глобальное расстояние от участков которой до наблюдателя не меняется.

(различия угловой скорости объектов в зависимости от их удаленности при движениях самого наблюдателя), перекрытия объектов (при этом фактически используется факт продолжения существования предметов, частично вышедших из поля зрения), воздушной перспективы (низкий контраст и голубоватая окраска далеких объектов), распределения света и тени (здесь для оценки знака рельефа поверхностей используется информация об актуальном или типичном положении источника света), а также градиентов величины и плотности элементов текстуры (см. рис. 3.2). Наконец, к этой же группе базовых биопсихологических механизмов, по-видимому, относятся аккомодация и вергентные движения глаз (см. 3.4.1). Учет вергентных движений существенен для калибровки оценок удаленности, так как в зависимости от степени конвергенции одной и той же диспаратности будут соответствовать различные значения глубины (это последнее утверждение время от времени ставится под сомнение — см. Logvinenko, Epelboim & Steinman, 2001).

Перечисленные выше механизмы восприятия глубины и удаленности имеют различное значение внутри разных «срезов» эгоцентрического окружения наблюдателя. В одной из классификаций (Cutting, 2003) предлагается рассматривать три вложенные друг в друга и довольно приблизительно очерченные сферы: персональное пространство (personal space), пространство действия {action space) и воспринимаемое пространство {vista space). Механизмы перцептивной обработки конвергенции и аккомодации работают практически только внутри персонального

169

пространства (1—2 м), тогда как признаки перекрытия, гибсонианских фадиентов и воздушной перспективы эффективны во всем диапазоне еще воспринимаемого человеком окружения, то есть при идеальных условиях наблюдения (подходящий угол и интенсивность солнечного освещения, соответствующие по размерам объекты и чистый горный воздух) примерно до десяти километров и, если очень повезет, даже несколько больше.

Наряду со всеми этими механизмами имеются признаки глубины и, соответственно, процессы их перцептивной детекции и обработки, носящие выраженный культурно-исторический характер. Все они, без какого-либо исключения, используются для решения задачи передачи и интерпретации глубины в двумерных изображениях. Следует отметить, что различные культурные традиции интерпретации глубины опираются на отдельные аспекты более базовых нейрофизиологических механизмов. Эта ситуация в известной степени аналогична соотношению процессов цветонаименования и физиологических механизмов восприятия цвета, где историческое развитие соответствующей области лексикона постепенно выявляет более фундаментальные механизмы нейрофизиологического кодирования информации о цвете, основанные, например, на контрастировании оппонентных цветов (см. 8.1.2).

Наиболее известным из числа таких «вторичных признаков глубины» является линейная перспектива, использующая работу механизма выделения градиентов величины и плотности. Теория линейной перспективы была разработана и почти канонизирована европейским Возрождением. Тем не менее большие художники никогда не следовали ее предписаниям буквально, учитывая константность величины и формы, то есть относительную независимость воспринимаемых размеров и очертаний предмета от его удаленности и ориентации в пространстве. Кроме того, даже следуя законам линейной перспективы, художники вводили в построение картины несколько систем перспектив, соответствующих различным точкам зрения (этот прием начал применять Джотто, 1266—1337). В традиционной китайской и японской живописи, не знающей линейной перспективы, основными приемами передачи удаленности являются имитация воздушной перспективы (передача удаленных объектов более блеклыми и голубоватыми цветами) и так называемой параллельной перспективы (варьирование положения на вертикальной оси: чем выше расположено изображение объекта на плоскости, тем больше его подразумеваемая удаленность). Размеры изображенных предметов при этом могут не меняться, как и должно было бы быть при 100% константности. В византийских и древнерусских иконах общим случаем является даже обратная перспектива, при которой размеры изображений объектов увеличиваются с предполагаемой удаленностью⁴.