Восприятие пространства и движения. Теории стабильности видимого мира.

План:

1. Проблема трехмерного восприятия
2. Признаки восприятия удаленности и глубины:

· окуломоторные

· монокулярные

· бинокулярные

· трансформационные

1. Механизмы стереозрения
2. Экологический подход к восприятию пространства.
3. Восприятие движения

· Системы восприятия движения (Грегори)

· Теории стабильности мира

Афферентная теория Шеррингтона

Эфферентная теория Гельмгольца

· Экологический подход к восприятию движения (Гибсон)

1. Иллюзии восприятия движения

 

Проблема трехмерного зрительного восприятия может быть выражена в вопросе Коффки: «Почему мы воспринимаем мир таким, какой мы его воспринимаем?».

Не понятно каким образом наше восприятие создает трехмерный перцептивный образ из двумерной сенсорной основы.

Конструкционистский подход: система выделает признаки – монокулярный, бинокулярный и тд., конструируя адекватную модель мира. Разные признаки играют разную роль в процессе восприятия мира. Самый важный – перекрытие, далее – трансформационный (движения головы).

Окуломоторные признаки:

Аккомодация – изменение кривизны хрусталика для фокусировки глаза на объект, осуществляется цилиарной мышцей. По мере приближения объекта сокращения мышцы увеличивается, что заставляет хрусталик все больше и больше искривляться. Оценить с помощью аккомодации глубину и удаленность можно лишь в том случае, если расстояние, отделяющее наблюдателя объекта, не превышает 2 метра.

Конвергенция - мышцы глаза, сводящие глаза так, чтобы объект попал в фовеа (центральная часть сетчатки) сетчатки, несут информацию о том, насколько далеко находится объект. Слабое сокращение мышцы – объект находится далеко, сильное – близко.

Монокулярные (изобразительные) признаки

Это пространственные признаки, которые могут восприниматься не только двумя, но и одним глазом.

• Интерпозиция, частичное загораживание - объект находящийся ближе, всегда перекрывает объект, находящийся дальше. Интерпозиция свидетельствует не об абсолютной глубине или удаленности объектов, а лишь об их относительной удаленности от наблюдателя.
• Воздушная перспектива - далекие объекты всегда воспринимаются синевато-фиолетовыми и нечеткими.
• Затененность и светимость – распределение тени на объектах несет информацию о выпуклой или выпуклой форме объекта, т. е. о его глубине. У объектов выпуклой формы освещена лицевая и затенена задняя.
• Элевация (высота относительно линия горизонта) – тот объект, который располагается выше линии горизонта будет казаться дальше, а тот, который ниже горизонта, будет казаться находящимся ближе.
• Линейная перспектива – закон перспективы, параллельные линии на горизонте сходятся в одну точку.
• Относительный размер - две похожие идентичные формы разной величины рассматриваются одновременно или непосредственно одна за другой. В таких случаях больший по величине размер кажется расположенным ближе к наблюдателю.
• Знакомый размер - чем меньше угловой размер объекта, тем дальше объект удален от наблюдателя. Этот признак особенно хорошо работает для знакомых объектов (например, рост человека).

Трансформационные признаки.

Монокулярный параллакс движения.

Монокулярный источник информации о глубине и взаимном расположении объектов в поле зрения, возникающий в результате перемещения наблюдателя или объектов. Когда наблюдателя фиксирует свой взгляд на точке, а его голова совершает движение (или он едет на поезде) ему начинает казаться, что объекты, лежащие ближе точки фиксации перемещаются быстрее и в противоположную сторону, чем точка фиксации, а объекты, расположенные дальше точки фиксации, движутся медленнее и в одну и ту же сторону, что и точка фиксации. Доказательство, что монокулярный параллакс движения является надежным источником информации, необходимым для восприятия глубины, является опыт со зрительным обрывом.

МЕХАНИЗМЫ СТЕРЕОЗРЕНИЯ

Бинокулярные признаки. Виды пространственной информации, которые могут быть получены за счет восприятия окружающей обстановки обоими глазами.

Бинокулярный параллакс или бинокулярная диспаратность.

Животные с фронтально расположенными глазами видят относительно большую часть мира каждым глазом, но в пределах бинокулярного перекрывания два глаза получают несколько отличные друг от друга изображения одной и той же объемной композиции. Именно это разница между изображениями называется бинокулярной диспаратностью. Чем больше расстояние между объектами, тем больше диспаратность.

Корреспондирующие точки. Когда взгляд зафиксирован на небольшом объекте, его изображение проецируется на центральные ямки обеих сетчаток. Однако будет виден только один объект, поскольку оба глаза конвергированы и проецируют объект на идентичные, или корреспондирующие, участки обеих сетчаток. Это значит, что если можно было бы совместить две сетчатки со спроецированными на них изображениями так, чтобы совпали обе центральные ямки, то совпали бы и оба изображения, на котором зафиксирован взгляд. Образы тех объектов, на которых взгляд не фиксируется, но которые находятся примерно на том же расстоянии от наблюдателя, что и объект, на котором зафиксирован его взгляд, тоже будут проецироваться на идентичные, или корреспондирующие, точки обеих сетчаток. Это называется фузией, при которой каждому объекту будет соответствовать сингулярное изображение.

Объекты, расположенные ближе или дальше точки фиксации взгляда, проецируются на не соответствующие друг другу участки двух сетчаток, то есть на некорреспондирующие точки сетчатки, что приводит к диспаратности и двойному видению.

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. Процесс чувственного переживания глубины получил название феномен стереопсиса.

Гороптер.

Теоретический Гороптер – геометрическая модель точек, имеющих нулевую диспаратность, является окружность, проходящая через центры вращения обоих глаз и точку бификсации. Проекции всех точек попадают на корреспондирующие точки сетчаток обоих глаз и вызывает ощущение единичного объекта.

Эмпирический Гороптер - его форма отличается от сферы и похожа на эллипс.

Его форма зависит от удаленности до наблюдателя: чем больше удаленность, тем более плоской становится его форма. При больших расстояниях форма гороптера выгибается в обратную сторону.

Зона Панума.

Фузионная зона Панума – те некорреспондирущие точки сетчаток, которые представляют собой образы точек пространства, лежащих в пределах узкой горизонтальной полосы, окружающей гороптер, и воспринимающихся фузионно. Зона оптимального стереопсиса.Эта зона составляет 15-30 угловых мин относительно гороптера.

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 фузированный образ от двух диспаратных изображений. Этот феномен называется бинокулярным соревнованием.

Стереозрение.

Диспаратность образов, проецируемых на сетчатки обоих глаз, лежит в основе уникального явления, связанного с особым восприятие глубины и объема, называемого стереопсисом. 1838 г., английский физик Чарльзом Уитстоуном: при предъявлении глазу отличающихся друг от друга незначительными деталями плоскостных изображений одной и той же сцены (стереограммы) возникает иллюзия объема. Стереограммы – это парные картины, на одной из которых изображено то, что видит левый глаз, а на другой то, что видит правый. Если смотреть их через стереоскоп появляется полное впечатление объемного изображения.

Анаглиф. Анаглиф представляет собой особую стереограмму, для получения которой одна картина из стереопары печатается поверх другой, причем эти картины окрашены в разные цветы, обычно красный и зеленый. Если рассматривать анаглиф без соответствующего оборудования, то два цвета сливаются и изображение кажется размытым. Но если рассматривать в специальных очках (стекла разные: красное и зеленое) анаглиф воспринимается стереоскопически, как объемное изображение.

Стереограммы Юлеша образованы кажущимися случайным набором черных и белых элементов. При обычном их просмотре они кажутся одинаковыми, но центральная часть стереограммы, предназначенная для правого глаза, смещена немного влево, а стереограмма предназначенная для левого глаза смещена вправо. Тогда при просмотри через стереоскоп наблюдатель увидит квадрат, парящий над поверхностью точек.

Восприятие глубины возникает при наличие признака диспаратности и полном отсутствии монокулярных признаков, а также каких либо контуров. Процесс восприятия глубины называется стереопсисом.

Существует два типа стереопсиса – локальный и глобальный.

Процесс локального стереопсиса зрительная система сравнивает смещение локальных точек на сетчатках правого и левого глаз (определяет, являются ли точки корреспондирующими или диспаратными).

Процесс глобального стереопсиса сравнивается смещение большой группы точек на сетчатках. Примером глобального стереопсиса являются стереограммы Юлеша.

Автостереограммы. Картина, использующая два отдельных изображения, позволяющих достичь стереоэффекта.