Конвергенция, или дальномер: восприятие глубины
Рисунок показывает, как оси глаз сходятся внутрь при взгляде на близко расположенные объекты и сигналы расстояния в виде этого угла конвергенции передаются в мозг. Это, однако, далеко не все.
Простой опыт показывает, что угол конвергенции используется непосредственно в качестве сигнала расстояния. Рисунок, а показывает, что происходит, если две призмы устанавливаются под соответствующим углом, чтобы преломлять свет, поступающий в глаза; эти две призмы должны сближаться, чтобы изображение отдаленных объектов попадало на центральную часть фовеа. Если эти призмы помещены так, что они уменьшают угол конвергенции, объекты будут казаться ближе и больше; если с помощью призм угол конвергенции увеличивается, объекты кажутся дальше и меньше. Восприятие глубины осуществляется частично с помощью угла конвергенции, указывающего на расстояние аналогично тому, как это происходит в дальномере.
Однако у дальномеров есть серьезные недостатки: они могут в данный момент указывать лишь на расстояние до одного определенного объекта, а именно того, чьи изображения сливаются при данном угле конвергенции. Для того чтобы в один и тот же момент найти расстояние до многих предметов, необходимо использовать совершенно другую систему. Наш зрительный аппарат развился в подобную систему, однако для ее работы нужна сложная вычислительная техника мозга.
Диспаратность и восприятие глубины
Глаза разделены расстоянием примерно в 6,25 см и получают различные зрительные изображения. В этом легко можно убедиться, если закрыть сначала один, а потом другой глаз. Любой близко расположенный объект будет казаться смещенным в сторону по отношению к более отдаленным объектам и будет вращаться, если попеременно смотреть то левым, то правым глазом. Это небольшое различие между изображениями известно под названием диспаратности. Благодаря ему возникает восприятие глубины, или стереоскопическое зрение, что и используется в стереоскопе, являющемся важным инструментом для изучения зрения.
Стереоскоп — простой аппарат для раздельного прэдъявления двух картин левому и правому глазу. B нормальных условиях эти картины образуют стереопару, которую можно получить при раздельной съемке двумя камерами, расположенными на расстоянии глаз; таким образом получаются диспаратные изображения, которые воспринимаются мозгом стереоскопически. Стереоскоп дает возможность изучить, каким образом глаза используют диспаратность для восприятия глубины. (Стереоскоп был популярной игрушкой в викторианскую эпоху, но, к сожалению, сюжеты фотографий были строго ограничены; другие сюжеты, которые были идеальны с технической точки зрения, отвергались высокопоставленным обществом этой эпохи, и стереоскоп был забыт. )
Стереоскопические картины могут предъявляться в другой комбинации — правому глазу можно показывать картину, видимую левым глазом, и наоборот, — тогда можно получить «обратное» восприятие глубины. «Обратное» восприятие глубины будет наблюдаться при псевдоскопическом зрении (как его называют), когда это искаженное восприятие глубины не слишком сильно нарушает обычное зрение. В этих случаях лица людей не будут восприниматься перевернутыми по глубине (мы не будем видеть нос вогнутым внутрь), однако, когда глаза переводятся на другие предметы, их положение может быть обратным по глубине.
Очень просто создать такие оптические условия для глаз, при которых реальный мир будет казаться искаженным по глубине. Это можно сделать с помощью особого аппарата — псевдоскопа.
Стереоскопическое зрение — это только один из многих способов восприятия глубины, и оно функционирует лишь при взгляде на сравнительно близкие объекты: на далеких расстояниях явление диспаратности уменьшается и изображения, воспринимаемые левым и правым глазом, становятся идентичными. Мы эффективно воспринимаем одним глазом расстояния большие, чем шесть метров.
Мозг должен «знать», какой глаз — левый, какой — правый, потому что иначе восприятие глубины будет неясным. В противном случае перевернутые изображения в стереоскопе или псевдоскопе не производили бы должного впечатления. Как ни странно, почти невозможно сказать, какой глаз играет ведущую роль в восприятии глубины, и хотя можно очень легко установить роль каждого глаза при восприятии глубины, эта информация не осознается.
Если каждому глазу предъявлять различную картину (или если различие между воспринимаемыми положениями объекта так велико, что слияние изображений невозможно), наблюдается своеобразный и весьма отчетливый эффект: каждый глаз по очереди перестает видеть изображение или части его, так что происходит непрерывная флуктуация. Части каждой картины последовательно сливаются и отвергаются глазом и всякий раз по-разному. Это явление известно как «соперничество сетчаток». Такое соперничество возникает также, если обоим глазам предъявляются разные цвета, хотя в этом случае на короткие периоды возникает слияние, создающее смешение цветов.
Мы еще не знаем, как работают вычислительные механизмы мозга, превращающие различие в изображениях в восприятие глубины. Однако можно показать тип информации, который используется при этом мозгом. Это можно сделать с помощью одного фотографического трюка, который состоит в том, что негативное изображение одной стереопары помещают на прозрачный позитив, сделанный с негатива другой пары. Там, где два изображения идентичны, свет сквозь пластинки не пройдет, но свет пройдет в любой не совпадающей по изображениям точке; таким образом возникают картины одних только различий. Пример такого рода дан на рисунке. Следует отметить, что почти вся информация об исходной картине при такой обработке исчезает. Подобный отсев информации делает работу нашей внутренней «вычислительной машины» значительно экономней.
Отношение между конвергенцией и стереоскопическим восприятием глубины
Теперь мы переходим к удивительной особенности стереоскопического восприятия глубины. Существует взаимосвязь между двумя механизмами, описанными выше: 1) конвергенцией глаз, которая служит своего рода дальномером, и 2) различием между двумя изображениями, называемым диспаратностью. Угол конвергенции является регулятором системы диспаратности. Когда глаза фокусируют отдаленный предмет, любая диспаратность между изображениями означает большие различия по глубине, чем в тех случаях, когда глаза конвергируют для восприятия близко расположенных объектов.
Если бы этого не было, отдаленные предметы казались бы ближе друг к другу по глубине, чем близкие предметы, расположенные на том же расстоянии друг от друга, потому что диспаратность тем больше, чем ближе находятся предметы. Действие механизма координации, компенсирующего эти геометрические соотношения, довольно легко наблюдать, если нарушить конвергенцию, сохранив прежнюю диспаратность. Если заставить глаза конвергировать с помощью призмы, ориентировав их на бесконечность, и рассматривать в это время близлежащие предметы, то они воспринимаются как растянутые в глубину. Таким образом мы можем видеть нашу конвергентно-диспарационную систему компенсации в действии.
Очень остроумный эксперимент был недавно проведен Джулезом (Julesz) в лабораториях телефонной компании «Белл». Автор с помощью вычислительной машины создал пару специальных рисунков, каждый из них представлял собой случайный набор линий и не содержал контуров знакомых предметов или структур, но, взятые вместе, они создавали структуру, обладающую глубиной. Этот тонкий эксперимент показывает, что мозговые механизмы, обеспечивающие стереоскопическое восприятие глубины, могут интегрировать наборы линий, воспринимаемые каждым глазом отдельно, синтезировать объекты из двух случайных структур и эффективно находить диспаратность. Эта методика, предложенная Джулезом, видимо, будет иметь большое значение для исследования зрительного восприятия. Она является первым примером использования электронных вычислительных машин в исследовании зрительной системы.
Используемая литература: Р. Л. Грегори
Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия: Л.Р. Грегори
под ред. Э. Пчелкина, С. Елинсон.-м. 1970 г.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com