Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Топ:
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2017-11-17 | 1210 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Содержание книги
Поиск на нашем сайте
|
|
Окуломоторные признаки
Около 300 лет назад известный английский философ, аббат Дж. Беркли писал о роли двигательного опыта человека (в том числе движений глаз) в зрительном восприятии пространства. Исследованиями психологов и физиологов установлена роль дви-
жений глаз в восприятии удаленности объекта от наблюдателя и восприятии глубины. Их логика ясна и понятна: если движения глаз сопровождают наше восприятие, то не могут ли они как-то кодировать расстояние до объекта, т.е. быть признаками удаленности.
Аккомодация. Фокусировка оптической системы глаза на объект осуществляется посредством изменения кривизны хрусталика или аккомодации (рис. 66). Чем ближе расстояние до объекта, тем сильнее сокращается цилиарная мышца, пропорционально изменяя кривизну хрусталика. На расстоянии около 2 —3 м и более эта мышца максимально расслаблена, на расстоянии 0,1 — 0,2 м — она максимально сокращена. Таким образом, в процессе фокусировки на объекте фиксации взора степень сокращения цилиарной мышцы может кодировать абсолютную удаленность данного объекта в пределах от 0,1 до 3 м. Как подчеркивает Дж.Хохберг, данный механизм не очень точный и не очень быстрый [166].
Конвергенция. В процессе восприятия происходят содружественные движения глаз, связанные с бинокулярной фиксацией взора на каком-либо объекте. Это так называемые вергентные движения глаз. Процесс сведения оптических осей, сопровождающийся поворотом глазного яблока, называется конвергенцией, а разведение оптических осей — дивергенцией. Чем ближе объект фиксации, тем сильнее поворот глазного яблока внутрь (и сильнее напряжение внутренних прямых мышц глаз) и тем больше по величине угол конвергенции (рис. 67).
|
Подобный принцип оценки абсолютной удаленности объекта, пришедший из геодезии, называется триангуляцией. Он предполагает, что по степени сокращения мышц человек может оценивать угол конвергенции и, зная расстояние между глазами (он привык в этому расстоянию), может «рассчитать» расстояние до объекта, делая то, что в геометрии называют решением прямоугольного
Рис. 66. Отображение проекций трех различных точек в оптической системе глаза. Световые лучи, идущие из точки В2, преломляются в хрусталике и проецируются точно на сетчатку, давая четкое изображение. Лучи из точки В3 идут под более прямым углом и фокусируются в соответствующей точке В3 перед сетчаткой, они рассеиваются и образуют на сетчатке размытое пятно. Лучи от точки В! собираются в теоретическом фокусе за сетчаткой, также оставляя на ней размытое пятно [27]
Рис. 67. Сведение оптических осей глаз на близкий (справа) и далекий
(слева) объекты
треугольника (рис. 68). А именно: по известной величине одного катета треугольника и двум его углам вычисляется второй катет.
Как показывают современные исследования, аккомодация и конвергенция не являются «сильными» зрительными признаками, т.е. не способны точно кодировать информацию об абсолютной и относительной удаленности воспринимаемых объектов [73; 135; 166]. Тем не менее имеющиеся экспериментальные данные не вполне соответствуют друг другу и носят противоречивый характер. Это связано прежде всего с методической сложностью подобных исследований, поскольку при экспериментальном изучении влияния какого-либо одного зрительного признака очень сложно исключить влияние других.
Бинокулярный параллакс1 или бинокулярная диспаратность2. При бинокулярном зрении всегда присутствует надежный зрительный признак (оптический по своей природе) относительной удаленности двух объектов — бинокулярный параллакс или диспаратность. Дело в том, что, в силу пространственной разнесенности наших глаз, монокулярные поля зрения значительно перекрываются, но проекции объектов, попавших в эту зону перекрытия, не являются идентичными. Когда мы конвергируем глаза на одном объекте (точке бификсации), то его проекции попадают на парные или корреспондирующие точки сетчаток (рис. 69). Однако все точки, расположенные дальше или ближе точки фиксации (на рис. 69 это точка Р), попадают на некорреспондирующие точки сетчатки, что является отражением диспаратности, т.е. факта попадания их проекций на непарные точки сетчаток. Диспарат-
|
1 В контексте зрительного восприятия термин параллакс означает изменение
положения объекта.
2 По-видимому, идея о том, что оба глаза видят окружающий мир по-разно
му (в этом, собственно, и заключается смысл слов бинокулярный параллакс) и
это позволяет нам видеть его рельефно, принадлежит гениальному Леонардо да
Винчи.
3 Более корректно это понятие называть абсолютной диспартностью, в отли
чие от так называемой относительной диспаратности, оцениваемой как разность
абсолютных диспаратностей между точкой бификсации и двумя другими точками.
Рис. 68. Оценка абсолютной удаленности объекта с помощью принципа триангуляции:
О — объект фиксации взора; Л и П — левый и правый глаз; АСЛ и АСп — углы конвергенции левого и правого глаза, соответственно; АС равен сумме углов конвергенции и характеризует величину совместного поворота обоих глаз; Р — расстояние до объекта; 65 мм — средняя величина расстояния между оптическими центрами глаз [67]
О
\АС
^с„ |
, ^сп
л |
п |
65 мм |
ность3 (О) измеряется разностью углов конвергенции на ближней и дальней точках, т.е. соответствует изменению угла конвергенции при переходе от точки бификсации (Р) к другой точке (О). Положительные значения диспаратности соответствуют тем случаям, когда точка фиксации расположена ближе к наблюдателю, отрицательные — когда дальше. Величина диспаратности пропорциональна величине отношения с!/у2, т.е. она растет при увеличении относительной удаленности и резко падает при увеличении абсолютной удаленности (см. рис. 69).
Глубина, Л |
Видимая удаленность, у
Рис. 69. Демонстрация феномена диспаратности с помощью проекционной схемы:
Р — точка фиксации; О точка Р; О = Аа - А§\ й —
|
- точка, расположенная от наблюдателя дальше, чем глубина, или относительная удаленность; у — видимая удаленность
АБ
Рис. 70. Схема зеркального стереоскопа Уитстоуна:
1 и 2 — зеркала, отражающие световые лучи от карточек, расположенных слева (3) и справа (4) от глаз испытуемого. Ход лучей в стереоскопе от карточек до глаз обозначен стрелками. Пунктирные линии задают положение объекта (буква Б, изображенная на карточках) в виртуальном поле зрения испытуемого
Таким образом, при бинокулярном зрении имеется надежный зрительный признак, кодирующий степень относительной удаленности объектов в поле зрения — это величина бинокулярного параллакса, или диспаратность. Знак диспаратности строго соответствует характеру расположения объектов — какой ближе, а какой дальше. Поэтому данный зрительный признак, кодирующий относительную удаленность объектов в поле зрения, считается одним из самых важных признаков, включенных в сложную систему психо-физиологических механизмов стереозрения.
Строгие экспериментальные исследования роли диспаратности в восприятии глубины начались после изобретения английским физиком Ч.Уитстоуном в 1838 г. специального прибора — стереоскопа^. Он рассуждал следующим образом: «Поскольку установлено, что мы воспринимаем трехмерный объект при посредстве двух неодинаковых изображений, спроецированных объектом на обе сетчатки, возникает вопрос: каков будет видимый результат, если каждому глазу будет предъявлена его плоская проекция, какая получается от него в этом глазу? Чтобы решить этот вопрос, необходимо изыскать способ спроецировать два изображения, неизбежно находящиеся в разных местах, на одинаковые части обеих сетчаток» (цит. по: [28, 260]). Предложенная модель зеркального стереоскопа (рис. 70) позволяла предъявлять каждому глазу отдельные картинки с помощью света, отраженного от двух зеркал. Расстояние до зеркал подбиралось таким образом, чтобы человек не испытывал дискомфорта при аккомодации и конвергенции глаз на близко расположенное изображение. Фактически появилась возможность моделирования процесса обычного бинокулярного видения предмета, расположенного перед наблюдателем, с помощью изменения величины диспаратности в строго контролируемых условиях. Именно результаты исследова-
|
1 Ч.Уитстоуном был создан зеркальный стереоскоп. В эти же годы независимо от Ч. Уитстоуна был «разработан другим английским физиком Д.Брюстером вариант стереоскопа, основанного на использовании двух линз и призм.
ний Ч.Уитстоуна показали, что различие изображений, попадае-мых на оба глаза от одного и того же предмета, является основным фактором восприятия глубины (рис. 71).
Блестящая демонстрация того, что наше восприятие глубины определяется величиной и знаком диспаратности, принадлежит венгерскому исследователю Б.Юлешу (1971). Он предъявлял испытуемому созданные с помощью компьютера случайно-точечные стереограммы (рис. 72). Они выглядят на рисунке как абсолютно идентичные изображения некого орнамента. Однако они разные, поскольку центральные части этих рисунков смещены относительно центра рисунка: на левом немного влево, на правом немного вправо. Таким образом, для центральной части рисунка создана искусственная диспаратность. При рассматривании этих стереопар через стереоскоп наблюдатель видит, что в центре рисунка появляется небольшой квадрат, который как бы парит над фоном, выступая вперед по направлению к его глазам. Если стереопары поменять местами, то наблюдатель увидит этот квадрат «вдавленным» в поверхность рисунка, т.е. расположенным в глубине его. Такие опыты со стереограммами убедительно показывают, что человек может воспринимать глубину на основании одного лишь признака — диспаратности, поскольку в случайно-точечных сте-реограммах нет никаких иных изобразительных признаков глубины (см. об этом 5.2). По-видимому, это автоматический и произвольно неконтролируемый процесс.
Есть еще один способ испытать стереоскопический эффект, не используя стереоскоп. Можно воспользоваться специальным цветным изображением, называемым анаглифом. Это особое изображение, на котором обе картинки, соответствующие левой и правой стереопарам, окрашены
Что мы видим в стереоскоп?
Что мы видим в стереоскоп?
АБ | А Б |
Б = + 2
А Б | АБ |
Ъ=-2
Буква Б кажется расположенной позади буквы А
Буква Б кажется расположенной спереди буквы А
Рис. 71. Изменение восприятия букв А и Б по глубине в зависимости от знака диспаратности (О = +2; О = -2)
гт | Го" | ! О | О | Го" | О | ГТ] | |||
О | О | [ О | О | 1° | |||||
О | О | :° | |||||||
О | У | А | А | В | В | О | |||
X | В | А | В | А | О | ||||
О | X | А | А | В | А | ||||
У | В | В | А | В | О | ||||
О | О | I | О | К | |||||
О | О | Ш | 1Ч | \Ч | |||||
О | О | О | I | ! | 1; | ^ |
|
пг | о | % | $ | О | ® | ||||
г | % | О | О | О | О | О | |||
о | О | I | О | I | \ | О | О | ||
о | О | А | А | В | В | X | О | ||
I | В | А | В | А | У | О | 1 | ||
О | О | А | А | В | А | У | О | ||
)/ | В | В | А | В | X | О | |||
г | ь | И) | О | О | |||||
/ | А | О | |||||||
и | о | ® | О | I | @ 1 |
Центр левой стереопары смещается вправо
б Рис. 72. Стереограммы Юлеша (а) и принцип их создания (б)
в разные цвета (как правило, красный и зеленый) и напечатаны одна поверх другой с небольшим смещением (т.е. искусственно созданной диспаратностью). При обычном просмотре такого изображения оно кажется размытым, смазанным, как будто это дефект типографской печати. Но когда мы рассматриваем его через очки с цветными стеклами (для левого глаза — красное, для левого — зеленое), то каждый глаз видит только свое изображение: левый — только зеленое, правый — только красное. Как результат — происходит слияние таких диспаратных образов, и мы видим не плоскую и размытую, а четкую и объемную картину.
Точка фиксации р |
Рис. 73. Теоретический гороптер:
точки Г и Р\ Ри Р'попадают на корреспондирующие точки сетчатки правого и
левого глаза
Дальнейшие экспериментальные исследования показали, что существует определенный диапазон изменения диспаратности (от ее нулевого уровня), в котором испытуемые не различают две точки как расположенные одна дальше другой, т.е. существует нижний порог восприятия глубины. Если величина диспаратности выше этого значения, то человек начинает чувствовать относительную удаленность одной точки от другой, обе точки воспринимаются как два удаленных друг от друга объекта. При дальнейшем увеличении диспаратности чувство глубины увеличивается. Еще большее увеличение диспаратности приводит к двоению зрительного образа, или диплопии\ поэтому точки, находящиеся на значительном расстоянии от точки фиксации, кажутся нам нечеткими, двоящимися. Анализ подобной перцептивной феноменологии показывает, что наша зрительная система способна объединять два различающихся (диспаратных) сенсорных потока в один слитый перцептивный образ. Сам факт слияния левого и правого поля зрения в единый образ, отмеченный еще Леонардо да Винчи, называют фузией, а перцептивный результат и сам процесс чув-
1 В существовании диплопии легко убедиться следующим образом. Взяв в одну руку один карандаш, поместите его прямо перед собой и зафиксируйте на нем свой взор. Второй карандаш, находящийся в другой руке, медленно перемешайте от себя, стараясь не переводить взор с кончика первого карандаша. В некотором отдалении от первого карандаша вы уже не сможете видеть второй карандаш так же четко, как и первый — он начнет двоиться.
Рис. 74. Форма эмпирического гороптера в
зависимости от удаления точки фиксации
от наблюдателя [73]
ственного переживания глубины получил название феномен стереопсиса.
Геометрической моделью точек, имеющих нулевую диспаратность, является окружность, проходящая через центры вращения обоих глаз и точку бификса-ции. Это геометрическое место точек, которые мы воспринимаем равноудаленными, получило название теоретический гороптер (рис. 73).
Экспериментальные исследования Г. Гельмгольца и К.Огла показали, что в связи с особенностью геометрии самих глаз форма эмпирического гороптера зависит от расстояния до точки фиксации. С удалением точки бификсации от глаз наблюдателя гороптер теряет кривизну, при расстояниях свыше двух метров его кривизна меняет знак (рис. 74).
Результаты варьирования величины диспаратности обнаружили целый ряд перцептивных феноменов восприятия глубины, которые описаны как зоны стереопсиса. Зона оптимального стереозре-ния была детально изучена и получила название зоны Панума, по имени немецкого физиолога П. Панума (1858). В этой зоне изменения диспаратности чувство стереопсиса максимально, зрительный образ обладает явной рельефностью и четкостью восприни-
Зона Панума (фузия) |
Гороптер |
Рис. 75. Области стереозрения:
точка фиксации; сплошная линия — гороптер; пунктирные линии обозначают границы зоны оптимального стереозрения — зоны Панума
маемых деталей. По разным данным эта зона составляет 15 — 30 угловых мин относительно гороптера (рис. 75). После достижения некоторого критического значения, называемого порогом диплопии, наш образ начинает двоиться, но все равно мы продолжаем переживать чувство глубины. И наконец, после преодоления верхнего порога стереопсиса мы перестаем воспринимать слитный или фузи-рованный образ от двух диспаратных изображений. Этот феномен называется бинокулярным соревнованием: мы можем видеть в стереоскоп поочередно то одно, то другое изображение или воспринимать довольно неустойчивую и постоянно меняющуюся картину, состоящую из некоторой композиции обоих образов.
Знакомый размер
Наши оценки абсолютной и относительной удаленности объектов непосредственно зависят от имеющихся у нас представлений о размерах этих объектов. Это базируется на простом допущении того, что если человек хорошо знаком с размерами какого-либо предмета, то, видя его на расстоянии, ему несложно сделать заключение о его реальных размерах, основываясь на своих воспоминаниях и соотнося их с угловыми размерами проксимального стимула (т.е. величиной сетчаточной проекции). Идея эта не новая, она высказывалась и Дж. Беркли, и Г. Гельмгольцем. В какой степени данная информация реально используется при построении пространственного зрительного образа — это вопрос конкретных экспериментальных исследований. Их общая схема такова: создается искусственная стимульная ситуация, при которой по возможности редуцируются все другие зрительные признаки удаленности и глубины, кроме знания испытуемого о размерах некоторого предмета. Результаты подобных опытов показывают, что знакомый размер как существенный признак работает лишь в обедненной сенсорной среде, т.е. при редукции или отсутствии других зрительных признаков [206]. В качестве примера приведем интересные результаты известных опытов американских психологов В. Иттельсона с игральными картами и В. Эп-штейна с монетами [93].
В опытах В. Иттельсона испытуемых просили оценить расстояние до игральных карт, которые предъявлялись им монокулярно и/или в темном помещении. «Изюминка» этих опытов состояла в том, что карты были необычного размера: вдвое меньше или вдвое больше обычных. В первом случае испытуемые сообщали, что карта была приблизительно вдвое ближе, чем она находилась на самом деле, во втором случае — приблизительно вдвое дальше. Автор сделал логичный вывод: поскольку другие зрительные признаки были устранены и оценки удаленности игральной карты зависели только от размера ретинального изображения, то на по-
добную величину ошибки мог оказать влияние фактор знания испытуемыми размера игральной карты1.
Эксперименты В.Эпштейна были аналогичными по замыслу. Испытуемым в условиях монокулярного зрения и плохого освещения предъявлялись фотографии монет достоинством 10, 25 и 50 центов, которые, как хорошо известно американским испытуемым, отличались по диаметру. Однако на фотографии 10-центовая монета была искусственно увеличена до размеров монеты в 25 центов, а 50-центовая монета, соответственно, уменьшена до ее размеров. Все фотографии монет предъявлялись на одном и том же расстоянии от глаз испытуемого, чтобы обеспечить идентичность их ретинальных проекций. Результаты соответствовали ожиданиям автора: испытуемые сообщали, что 10-центовая монета находится к ним ближе, чем 50-центовая.
Таким образом, данные опыты подтверждают гипотезу о том, что в условиях редукции привычных зрительных признаков удаленности наблюдатель, оценивая расстояние до объектов, может ориентироваться на их знакомый размер.
|
|
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!