Монокулярные пространственные признаки

Пространственные признаки, которые могут восприниматься не только двумя, но и одним глазом, называются монокулярными признаками. Большинство моноку­лярных пространственных признаков статичны (т. е. это те признаки простран­ства, которые воспринимаются при условии, что и наблюдатель, и находящиеся в поле его зрения объекты неподвижны), но есть и такие признаки, которые прояв­ляются только тогда, когда либо есть движение (наблюдателя, окружающих пред­метов или того и другого), либо тогда, когда изменяется характер движения глаз­ных, или окуломоторных, мышц. Восприятие неподвижных сцен, фотографий и иллюстраций, так же как и восприятие произведений живописи и графики, осно­вано на статичных монокулярных признаках, которые называются пикторальными,или картинными, признаками и передают глубину и расстояние изобразитель­ными средствами, т. е. создают иллюзию объема на такой двухмерной поверхности, какой является, например, фотография.

Интерпозицией,или частичным загораживанием,называется неполная маскиров­ка, или перекрывание, одного объекта другим. Если один объект частично закрыт другим, наблюдателю кажется, что тот объект, который виден целиком, находится на более близком расстоянии. Интерпозиция дает больше информации об относительной удаленности, когда речь идет о знакомых объектах. В качестве статического пикториального призна­ка она очень эффективна, но с ее помощью можно составить представление толь­ко об относительной глубине. Интерпозиция свидетельствует не об абсолютной глубине или удаленности объектов, а лишь об их относительной удаленности от наблюдателя.

Воздушная перспектива. Мы менее четко видим те предме­ты на пейзаже, которые удалены от нас, чем те, которые находятся поблизости. Этот моноку­лярный источник информации, называемый воздушной перспективой,является следствием влияния на свет мельчайших частиц, содержащихся в атмосфере. Свет, проходя через атмосферу, содержащую взвешенные твердые частицы, пары воды и прочие примеси, рассеивается, что приводит к уменьшению четкости деталей и светимости ретинальных изображений объектов. Поскольку свет, который отража­ется от более удаленных предметов, проходит более длинный путь в атмосфере, нежели свет, который отражается от предметов, расположенных ближе к наблюда­телю, более удаленные предметы воспринимаются менее четко, и чем дальше от наблюдателя они находятся, тем сильнее проявляется этот эффект «дымки». Воз­душная перспектива может служить признаком удаленности или глубины, и преж­де всего в тех случаях, когда речь идет об очень удаленных предметах. Благодаря воздушной перспективе удаленные предметы меньше контрастиру­ют с фоном, чем предметы, расположенные поблизости. Стимулы, резко не контрастирующие с фоном, как правило, кажутся рас­положенными дальше, чем стимулы, контраст которых с фоном выражен более четко. Следовательно, кажущийся контраст является источником пространствен­ной информации. А это значит, что поддающаяся оценке информация о кажущей­ся глубине и удаленности, которую можно получить с помощью воздушной пер­спективы, определяется уменьшением контрастности в результате увеличения расстояния, с которого ведется наблюдение. Понятно, почему в ясную по­году такие крупномасштабные объекты, как здания или горы, кажутся менее уда­ленными, чем в пасмурный день.

Затененность и светимость. Наибольшей светимостью обладает та поверхность, которая ближе к источнику света. По мере удаления от источника света светимость поверхностей уменьшается и возрастает их затененность. Чередование света и тени также спо­собствует восприятию глубины отграниченных поверхностей. То, что прежде воспринималось как выпуклость, станет казаться впадиной, и наоборот. Мы привыкли к тому, что свет падает сверху (солнце, люстры). И продолжаем так думать, даже повернув рисунок на 180°, в результате чего выпуклости и впади­ны меняются местами. К трем годам дети уже привыкают к тому, что свет падает сверху, и на основа­нии освещенности умеют отличать выпуклости от вогнутостей (т. е. возвышения от углублений). Более того, цыплята, подобно людям, реагируют на раздражители так, как будто они освещены светом,падающим сверху, и эта реакция позволяет предположить, что если их способность интерпретировать затененность и светимость как пространственный признак не является врожденной, то уж во всяком случае развивается на очень ранних стади­ях филогенеза. Успешное использование светотени в живописи для создания эффекта глуби­ны иллюстрируется репродукцией одной из работ Вермеера. Искусство Вермеера — пример мастерского использования светотени для созда­ния эффекта глубины на плоской поверхности.

Затененность и форма. Правильная интерпретация наблюдаемой затененно­сти и светимости поверхности может также явиться источником информации о форме объектов. Как правило, если трехмерный объект освещен светом от единственного источника, взаим­ное расположение затененных и освещенных участков подчиняется определенным общим закономерностям. Поскольку те поверхности, которые расположены бли­же к источнику света, оказываются наиболее освещенными, форма объекта влияет на чередование освещенных и затененных участков. В результате этого поверхно­сти, обращенные к источнику света, кажутся светлее, а противоположные им — темнее. Характер распределения света и тени на объекте способствует вос­приятию свойств его поверхности. Так, постепенный переход от света к тени мо­жет быть признаком ее искривления, а внезапный, резкий переход от света к тени — свидетельством таких изменений, как острый край или угол. Затененность явля­ется основным источником пространственной информации. Мнение Клеффнера и Рамачандрана: есть специ­альные нейроны, «вычленяющие» из затененности информацию о форме.

Элевация. Как правило, линия горизонта располагается в поле зрения выше (по вертикали), чем передний план. Соответственно если в поле зрения наблюдателя на разной высоте находятся два объекта и ему кажется, что они оба лежат ниже линии горизонта, то более удаленным ему будет казаться тот объект, который располагается выше. Элевация (иногда также называемая высотой расположения в поле зрения) может играть определенную роль в восприятии как относительной, так и абсолют­ной удаленности. Она также выступает и в качестве пространственного признака, когда речь идет о восприятии плоскостных изображений, создатели которых стремились передать эффект глубины Линейная перспектива. Восприятие глубины на основании плоскостного изображения в значительной ме­ре облегчается за счет использования линейной перспективы (нередко называемой просто перспективой). Линейная перспектива предполагает планомерное уменьше­ние величины удаленных предметов и расстояний между ними. Изображение объ­емной сцены претерпевает такое же превращение, как и при проецировании на сетчатку. Типичный пример линейной перспективы — железнодорожные рельсы. Хотя рельсы параллельны, кажется, что вдали они сходятся в некой точке, ко­торая называется почкой схода. История линейной перспективы как приема, используемого в изобразительном искусстве, противоречива. В настоящее время общепризнано, что создателем тео­рии линейной перспективы был живший в XV в. итальянский скульптор и архи­тектор Брунеллески, а его последователь Альберти при­дал ей формальную завершенность.

Градиент текстуры. Многим естественным (покрытым травой или деревьями) и искусственным (до­рогам, полам, тканям) поверхностям свойственна определенной формы микро­структура, обычно воспринимаемая как зернистость, или текстура. Поверхностям присущ определенный градиент текстуры, который в зависимости от физического взаиморасположения этих объектов и поверхностей, определяет структуру отражаемого ими оптического потока. Иначе говоря, когда мы смотрим на какую-либо текстурированную поверхность, по мере ее удаления от нас ее текстура начинает казаться более тонкой, а образующие ее элементы — относительно мелкими и теснее примыкающими друг к другу, или более уплотнен­ными. Точно так же, как и в случае с линейной перспективой, кажущаяся величина элементов и промежутков между ними с увеличением расстояния уменьшается. На основании информации о текстуре таких плоских поверхностей, как на фо­тографиях, можно также судить о глубине и удаленности. Градиент, или постепенное изменение величины, формы или пространственного расположения элементов, образующих паттерн текстуры, дает нам информацию об удаленности.

Градиент текстуры наряду с интерпозицией и линейной перспективой может быть полезен при оценке кажущихся размеров объектов. В идеальном случае, когда все элементы текстуры идентичны, физически одинаковые объекты, загораживающие или покрывающие одинаковое число текстурных единиц, воспринимаются как равновели­кие, хотя их ретинальные изображения отличаются по величине вследствие раз­ной удаленности от наблюдателя.

Относительный размер. Признак удаленности, называемый относительным размером, применим в тех слу­чаях, когда две похожие или идентичные формы разной величины рассматривают­ся одновременно или непосредственно одна за другой. В таких ситуациях больший по величине объект кажется расположенным ближе к наблюдателю. Чтобы правильно интерпретиро­вать этот признак удаленности, не тре­буется ни специального обучения, ни опыта общения с объектами. Скорее, можно сказать, что в некоторых ситу­ациях изображения объектов одина­ковой формы, но разного размера, – вполне достаточные стимулы для того, чтобы возникло ощущение глубины. Линейная перспектива, градиент текстуры и относительная величина — все это частные случаи проявления общего принципа геометрической оптики примени­тельно к связи между изображением на сетчатке и расстоянием от наблюдателя до объекта: величина ретинального изображения пропорциональна расстоянию от наблюдателя до объекта. Непосредственным следствием совместного действия этих статических монокулярных признаков является то, что при увеличении рас­стояния от объекта до наблюдателя изображение объекта на сетчатке уменьшает­ся. Восприятию глубины способствуют ДЕТАЛИ и некоторые важные монокуляр­ные источники информации о движении. Однако в отличие от статических признаков эти монокулярные признаки не могут быть представлены в двумерных изображениях. К ним относятся монокулярный параллакс движения, естественная перспектива и аккомодация.

Монокулярный параллакс движения (от греческого слова paralaxis — перемена, изменение) — это монокулярный источник информации о глубине и взаимном расположении объектов в поле зрения, возникающий в результате перемещения наблюдателя или объектов. Более точное определение монокулярного параллакса движения таково: параллакс движения — это изменения во взаимном расположе­нии ретинальных изображений объектов, лежащих на разном удалении от наблю­дателя, вызванные поворотом его головы. Когда наблюдатель фиксирует свой взгляд на какой-нибудь точке, находящейся в поле зрения, а его голова совершает движение (пусть даже незначительное), ему начинает казаться, что объекты, лежа­щие ближе точки фиксации, перемещаются быстрее, чем более удаленные объек­ты. Кажущееся направление движения близко расположенных объек­тов отличается от кажущегося направления движения удаленных объектов. На­блюдателю кажется, что объекты, расположенные ближе точки фиксации взгляда, перемещаются в направлении, противоположном направлению движения его го­ловы, а направление движения объектов, лежащих за точкой фиксации, совпадает с направлением движения его головы. Следовательно, и относительная скорость, и направление воспринимаемого движения зависят от местоположения точки фик­сации взгляда наблюдателя. Вместе эти параметры являются постоянно действу­ющим источником информации о взаимном расположении объектов в поле зрения. Наблюдателю, зрение которо­го благодаря оптическим свойствам хрусталика приспособлено к «перевернутым» сетчаточным изображениям, кажется, что более близко расположенные предметы перемещаются в направлении, противоположном направлению движения глаз,а более удаленные — в том же направлении. Хотя параллакс движения и кажется сложным признаком, на самом деле он — тривиальный источник информации о взаимном расположении объектов в про­странстве, когда перемещаются наблюдатель или/и объекты. Он проявляется так­же и в ситуациях, когда голова наблюдателя относительно неподвижна, а окружающие объекты словно проносятся мимо, например при езде в автомобиле.