Percezione della profondità dello spazio. Percezione visiva della profondità e della distanza

Profondità: oculomotore, monoculare

(pittorica), binoculare, trasformativa.

Meccanismi della visione stereo: teorici ed empirici

Orottero, zona di Panum. Stereogrammi di Yulesh

R.Woodworth

PROFONDITÀ VISIVA PERCEZIONE *

Il problema del 3D percezione visiva ha occupato a lungo artisti, filosofi e psicologi.

È collegato al dispositivo dell'occhio stesso, che forma un'immagine ottica di uno spazio tridimensionale sulla superficie della retina. È chiaro come un tale meccanismo possa fornire la percezione indicazioni oggetto, ed è molto meno chiaro come gestisce la valutazione distanze prima di lui. Questa difficoltà è mostrata in Fig. 1. Varie direzioni (LA, B) proiettato in vari punti retina (a,b) e quindi possono differire. Proiezioni di punti nella stessa direzione (À ( , À 2 , AJ, cadere sullo stesso punto della retina (a): come fa una persona a distinguere chi è più vicino e chi è più lontano? Questo è il problema con la percezione della profondità.

Riso. 1. Il problema della percezione della profondità. Tutti i punti di questa linea (A, \, A,) vengono proiettati sullo stesso punto della retina (a). Pertanto, la posizione di un punto sulla retina può solo indicare la direzione di un oggetto, non la sua distanza dall'occhio.

Questo problema può essere espresso utilizzando la formula familiare: R \u003d fl, S, O) **. Tipo di risposta (A) dipende dal disegno sperimentale. Negli esperimenti con gli animali, purtroppo pochissimi, possiamo utilizzarne alcuni

* Lettore su sensazione e percezione / Ed. Yu.B.Gippenreiter, M.B.Mikhalevskoy. M.: casa editrice di Mosca. un-ta, 1975. S. 302-320, 334-343.

**Io sono la risposta Risposta), S - stimolo (inglese) stimolo), Oh - osservatore (inglese) Osservatore).

risposte motorie, ad esempio un salto, che deve corrispondere esattamente alla larghezza dell'ostacolo. Negli esperimenti umani viene solitamente utilizzato un rapporto vocale o un suo equivalente, determinato dall'istruzione. Ad esempio, al soggetto può essere chiesto di stimare la distanza di un oggetto in metri, o di equalizzare la distanza di due oggetti (metodo di impostazione), o di stimare quale dei due oggetti è più lontano (metodo del contorno o metodo dello stimolo costante). Il nostro compito è mostrare come S- E 0- variabili determinano la risposta. E qui incontriamo alcune difficoltà. Esistono movimenti oculari fissi associati a distanza, accomodamento e convergenza, che sono risposte ovvie e potrebbero essere utilizzate come indicatori dell'adeguatezza e dell'inadeguatezza della valutazione della distanza. Ma di solito non sono usati come R nello studio della percezione della profondità. Restringimento muscoli oculari inviare impulsi feedback nel cervello, e quando discutiamo del possibile ruolo degli impulsi cinestetici nella percezione della profondità, appaiono come S- variabili. Nella maggior parte degli esperimenti, i movimenti oculari non sono affatto, in senso stretto, S-, né L-variabili e dovrebbero essere considerate come O-variabili o come variabili intermedie. C'è un altro e molto classe importante O-variabili: gli effetti dell'esperienza passata, inclusi sia gli effetti a lungo termine dell'apprendimento che gli effetti transitori del "setting". Uno dei problemi tradizionali della percezione della profondità, che non discuteremo in dettaglio, è il ruolo relativo dell'esperienza acquisita e dei fattori innati come O-variabili.

Ricerca di laboratorio Le percezioni della profondità riguardano principalmente le variabili ^, che sono indicatori o indicatori della lontananza di un oggetto. Di solito sono chiamati segni profondità o distanza. Come possiamo rilevare o valutare questi segni? Perché non chiedere all'osservatore di dire quali segni usa quando valuta la distanza di un oggetto rispetto a un altro? L'ostacolo qui è che di solito non può rispondere a questa domanda. L'osservatore può persino affermare di non aver bisogno di segni, poiché vede direttamente la distanza. Tuttavia, come mostra l'analisi, non è così. C'è un'opinione secondo cui l'osservatore non può utilizzare la funzione senza esserne consapevole. Un segno è un segnale di distanza, quindi

Pertanto, la distanza è il valore di questo segnale. Se una persona non è consapevole del segnale stesso, come può essere consapevole del suo significato? Si potrebbe rispondere che l'osservatore è interessato solo al significato nel suo insieme, e se lo coglie rapidamente, il segnale viene dimenticato o non si nota affatto al di fuori del significato. In ogni caso, sono molti i segni che vengono utilizzati, ma passano inosservati. Ad esempio, una differenza binaurale nel tempo di arrivo di un suono come segno della sua direzione. Indubbiamente, a volte l'osservatore può dire quale caratteristica sta usando; per esempio, quando dice: "Quella nave deve essere molto lontana, poiché solo il suo camino è visibile sopra l'orizzonte". In generale, dovremmo evitare un'eccessiva intellettualizzazione della percezione. Assomiglia piuttosto a un moderno dispositivo di controllo del fuoco antiaereo: le persone inseriscono dati ruotando manopole, impostando scale, ecc., cioè fornendo segni o ^-variabili; la macchina, invece, integra questi dati, dirige il cannone in base alla direzione e alla portata del bersaglio. Questa macchina potrebbe essere definita una "macchina per la percezione della profondità". La questione della consapevolezza nella percezione non dovrebbe preoccuparci più che nel caso di una macchina. Se potessimo dimostrare che tali e tali variabili di stimolo determinano la risposta percettiva dell'osservatore, questo sarebbe un risultato importante.

C'è uno differenza significativa nell'uso di segnali di profondità tra la macchina e l'osservatore. I dati non essenziali o ridondanti non vengono inseriti nella macchina, mentre una persona li tratta continuamente. Pertanto, il nostro problema può essere affrontato scoprendo prima quali segnali di profondità sono presenti nella situazione, e poi esaminando sperimentalmente quali di questi segnali sono effettivamente utilizzati.

Possibili segni di profondità

Durante lo sviluppo strumento ottico per misurare la distanza da un oggetto a un osservatore, è possibile utilizzare uno dei due principi di base: messa a fuoco o triangolazione. Consideriamo questi principi come base per un'ulteriore valutazione dei vari fattori della percezione della profondità.

Messa a fuoco

Per ottenere un'immagine nitida a una data distanza, la fotocamera deve essere messa a fuoco.<...>Ciò richiede, in primo luogo, una scala di distanza, che mostri di quanto l'obiettivo dovrebbe essere esteso per mettere a fuoco l'immagine a una data distanza; in secondo luogo, un vetro smerigliato che sostituisce la pellicola durante il processo di messa a fuoco. Se la scala viene letta dopo la messa a fuoco, è possibile determinare la distanza (precedentemente sconosciuta) dall'oggetto.

La messa a fuoco dell'occhio su un oggetto viene eseguita non spostando l'obiettivo (come in una fotocamera), ma modificandone la curvatura e la forza. Questo processo, chiamato alloggio, svolto dal muscolo ciliare

tsey. Se l'oggetto è relativamente lontano (1,8 L o più), il muscolo è rilassato; man mano che l'oggetto si avvicina, la contrazione del muscolo aumenta, facendo curvare sempre di più il cristallino. Qui, quindi, posato caratteristica importante profondità. In primo luogo, viene fornita un'immagine chiara dell'oggetto (per tentativi ed errori), quindi il grado di contrazione del muscolo ciliare viene trasmesso al cervello mediante impulsi cinestetici e può servire come indicatore della distanza dall'oggetto. Quando si mette a fuoco un soggetto vicino, come la punta di una matita a pochi centimetri di distanza occhio aperto, puoi sentire la tensione muscolare, ma la presenza di una sensazione così cosciente, come abbiamo detto, non è necessaria. In assenza di qualcosa di meglio, questa funzione può essere utilizzata su brevi distanze. Tuttavia, il fatto che la traslazione degli occhi da un oggetto vicino all'altro di solito non ci provochi alcuna sensazione di "accompagnamento", indica piuttosto che ruolo di primo piano altri segni giocano qui, e il segno cinestetico risulta essere ridondante. È significativo? Questo può essere stabilito solo in esperimenti in cui tutti gli altri segni di lontananza sono esclusi.

Triangolazione

Il secondo possibile segno di lontananza si basa sulla proprietà di un triangolo. Un geometra può misurare la larghezza di un fiume tracciando una linea di base lungo la sponda e osservando dalle estremità di questa linea un certo punto sulla sponda opposta del fiume. Conoscendo le dimensioni di un lato e dei due vertici del triangolo ad esso adiacente, può calcolare la larghezza desiderata mediante la trigonometria. Una persona con visione binoculare ha a sua disposizione tali dati. Dirige lo sguardo sull'oggetto e fa convergere gli occhi in modo da proiettarlo nella fovea di ciascun occhio, ottenendo così un'immagine fusa. In questo caso si tratta di un triangolo la cui base è la distanza tra gli occhi, e gli angoli adiacenti sono dati dal grado di convergenza di ciascun occhio o dalla loro somma, che è uguale all'angolo di convergenza. Una persona, ovviamente, non può stimare la distanza tra i suoi occhi in millimetri, ma è abituato a questa distanza. Inoltre, non percepisce l'angolo di convergenza in radianti o gradi, ma potrebbe registrarlo in base al grado di contrazione muscolare. Una visione continua di un oggetto distante (situato, ad esempio, a 45 M dall'osservatore) si verifica con una posizione parallela degli occhi, ma man mano che l'oggetto si avvicina, il grado di contrazione dei muscoli retti interni aumenta gradualmente, gli impulsi cinestetici di questi muscoli entrano nel cervello come segnale di feedback e fungono da uno dei segni possibili la lontananza. Se questa caratteristica non è sufficientemente accurata per stimare il valore assoluto della distanza, consente comunque all'osservatore di dire quale dei due oggetti è più lontano.

Immagini doppie

Il segno cinestesico di convergenza (così come di accomodamento) agisce solo dopo

Sulla base di alcune caratteristiche preliminari o per tentativi ed errori, si ottiene un'immagine fusa. Nella visione binoculare c'è sempre una buona caratteristica iniziale, di natura ottica.

Un semplice esperimento rivela il seguente fatto fondamentale. Prendiamo una striscia rettangolare di carta spessa o solo un righello e mettiamola davanti ai nostri occhi, puntando lontano da noi in modo che guardi a destra da un lato e a sinistra dall'altro. L'occhio destro allora vedrà lato destro e sinistra - sinistra. Se visto con un occhio destro, l'estremità lontana sarà visibile a destra di quella vicina; pertanto, l'occhio si sposta a destra quando si guarda dall'estremità vicina a quella lontana ea sinistra quando ci si sposta dall'estremità lontana a quella vicina. Se guardi con un occhio sinistro, l'estremità più lontana è visibile a sinistra di quella vicina, che, di conseguenza, quando lo sguardo viene spostato, fa muovere l'occhio sinistro nella direzione opposta al movimento di quello destro. Ora guarda con entrambi gli occhi e vedi entrambi i lati contemporaneamente. Se fissi l'estremità vicina, l'estremità lontana inizierà a biforcarsi, formando una lettera V, diretto dalla parte aperta dall'osservatore, e ciò che è visibile all'occhio destro giace a destra. Se, invece, l'estremità più lontana è fissa, la stessa figura a forma di K sarà diretta con la sua parte aperta verso l'osservatore, e ciò che è visibile all'occhio destro sarà a sinistra. In un cambio di fissazione binoculare, ogni occhio seguirà la sua immagine come se solo uno fosse aperto. IN caso generale, se gli oggetti vicini e lontani si trovano direttamente davanti a noi e fissiamo l'oggetto vicino, l'immagine dell'oggetto lontano raddoppia e ciò che è visto dall'occhio destro si trova a destra di ciò che è visto da sinistra. Quando un oggetto distante è fisso, l'immagine di quello vicino raddoppia e ciò che è visibile con l'occhio destro si trova a sinistra di ciò che è visibile con il sinistro. Quindi, se incrociamo immagini doppie di un oggetto, l'oggetto è più vicino al punto di fissazione e abbiamo bisogno di aumentare la convergenza per vederlo chiaramente; se otteniamo non intersecanti doppie immagini dell'oggetto, si trova dietro il punto di fissazione ed è necessario indebolire la convergenza (guardare in lontananza) per vederlo chiaramente.

Quando i punti vicino e lontano non si trovano sulla stessa linea di vista, spostare gli occhi da un punto di fissazione all'altro consiste in un salto e convergenza. Il salto è determinato dalla direzione dell'oggetto e può essere considerato uguale per entrambi gli occhi, mentre i moti di convergenza dipendono dalla distanza dell'oggetto e procedono sostanzialmente allo stesso modo del caso semplice considerato.

Goering (1861-1864) ha sottolineato l'importanza delle immagini doppie come segni di profondità, ma questo punto di vista è stato rivisto da ricercatori successivi. Il fatto che alcune persone non vedano immagini doppie a causa del forte predominio di un occhio non può essere un argomento contro il loro significato funzionale. Tuttavia, è molto difficile verificarlo direttamente; il fatto è che è impossibile separare le immagini doppie dalla visione binoculare per vedere quanta percezione di profondità perde da questa.

disparità binoculare

L'immagine raddoppia quando la proiezione di un oggetto cade su aree non corrispondenti delle due retine. Quando gli occhi convergono su un oggetto, le sue immagini su entrambe le retine cadono nella fovea, cioè nelle zone corrispondenti. Altri oggetti possono essere percepiti insieme se si trovano alla stessa distanza del punto di fissazione, poiché anche la loro immagine viene proiettata sulle aree corrispondenti. Ma gli oggetti più vicini e più lontani del punto di fissazione proiettano su regioni non corrispondenti o "disparate" della retina e si dice che mostrino disparità. Il grado di disparità può essere quantificato. Se tieni due indici dritti davanti a te e, fissando il dito vicino, rimuovi sempre più l'altro o, al contrario, fissando quello lontano, avvicina quello vicino, allora in entrambi i casi la disparità aumenta con l'aumentare della distanza tra le dita. La disparità in unità angolari è misurata dalla differenza tra gli angoli di convergenza nei punti vicini e lontani, cioè è uguale alla variazione di convergenza quando ci si sposta da un punto all'altro.

Più chiaramente, la disparità può essere rappresentata proiettando immagini retiniche sul piano frontale passante per il punto di convergenza (vedi Fig. 2). Qui si tratta di tangenti degli angoli di convergenza, non di angoli misurati in gradi.

Riso. 2. La disparità è dimostrata utilizzando il metodo della proiezione. Gli occhi fissano il centro della linea NF, diretti direttamente dall'osservatore. Per semplicità, la prima figura mostra la proiezione per l'occhio sinistro. Il punto medio fisso è proiettato nella fovea, l'estremità più lontana della linea è a destra e l'estremità più vicina è a sinistra della fovea. La proiezione dell'estremità più lontana sul piano frontale passante per il punto di fissazione è il punto FL , e quello vicino N v Le proiezioni per l'occhio destro sono simili, ma hanno direzioni opposte. Nella seconda figura, la stessa linea retta è vista binocularmente e le proiezioni per l'occhio sinistro e destro sono combinate. Come puoi vedere, l'immagine divisa del punto F- non incrociato e punti N- incrociato. La disparità del punto rappresentato / è mostrata come /", a /" „, e i punti N~ Come N R E N L. Se diretto NF posizionato obliquamente o spostato di lato, allora lo stesso metodo è adatto per determinare la disparità. La figura diventerà asimmetrica, tuttavia, rimane il fatto fondamentale: se un certo punto si trova oltre il piano del punto di fissazione, la sua proiezione per l'occhio destro è sempre a destra della sua proiezione per l'occhio sinistro.

Orottero

Per completezza, dobbiamo menzionare l'orottero. È il luogo di tutti i punti nello spazio che producono immagini non disparate per un dato grado di convergenza. Supponiamo che un oggetto sia fissato a una distanza di 3 x dalla testa. L'oggetto fisso sembrerà fuso, poiché gli occhi convergono su di esso, assicurando che la sua immagine cada sui corrispondenti punti foveali di entrambi gli occhi. Oggetti sempre più vicini al punto di fissazione, ma sulla stessa linea di vista, produrranno immagini doppie perché stimolano punti non corrispondenti sulla retina.

Consideriamo ora gli oggetti che giacciono lontano dal punto di fissazione alla periferia del campo visivo. Fino a che punto dovrebbero essere rimossi per stimolare i punti corrispondenti ed essere percepiti come uno? A prima vista può sembrare che tutti i punti che si trovano alla stessa distanza dagli occhi, nel nostro esempio a una distanza di 3 M, devono essere visti insieme, cioè che l'orottero sarà una superficie sferica con un raggio di 3 M e il centro al ponte del naso. Tuttavia, questo risulta essere completamente sbagliato. Si può dimostrare geometricamente che forma teorica L'orottero è un cerchio passante per il punto di fissazione e per i centri di rotazione di entrambi gli occhi. Tuttavia, verificato sperimentalmente, anche questo risulta essere errato a causa di alcuni fattori complicanti negli occhi stessi. Definizione sperimentale del reale, o empirico L'orottero è semplice in teoria, ma noioso in pratica. Il soggetto deve mantenere la fissazione su un'asta e selezionare la posizione dell'altra punti diversi periferia finché non vengono visti insieme (Fig. 3). A quanto pare, la forma effettiva dell'orottero cambia con la rimozione del punto di fissazione.

Riso. 3. Orottero empirico. Se gli occhi convergono su un punto Fr quindi qualsiasi punto della curva passante F v verrà preso nel suo insieme. Punti situati più vicini e più lontani di quanto raddoppieranno. La forma effettiva dell'orottero cambia man mano che il punto di fissazione viene rimosso, come si può vedere dalle curve che lo attraversano F2 E F e 1950)

La conoscenza dell'orottero è importante per un'analisi matematica completa di alcuni aspetti della percezione della profondità. (Helmholz, 1925; Ogl., 1950), ma per la maggior parte di noi, fortunatamente, è sufficiente una conoscenza superficiale di questa complessa questione.

Parallasse motoria

In generale, la parallasse è un cambiamento nella posizione di un oggetto causato da un cambiamento nella posizione dell'osservatore. La parallasse binoculare è causata da una leggera differenza nella posizione di entrambi gli occhi. Quando la testa è spostata di 15 dita di lato, c'è una parallasse significativamente maggiore. Questo cambiamento dà immagini diverse oggetto, ma poiché non sono simultanei, non è possibile ottenere un effetto binoculare stereoscopico distinto. Tuttavia, mentre ci muoviamo otteniamo chiare impressioni sulla velocità relativa degli oggetti. Quando ci spostiamo a destra, tutti gli oggetti si spostano a sinistra, tuttavia lo spostamento angolare degli oggetti distanti è molto inferiore rispetto a quelli vicini (un effetto puramente geometrico).

Gli occhi dell'osservatore non rimangono passivi quando la testa o il corpo si muovono. Fissano un oggetto e mantengono la fissazione su di esso con l'aiuto di movimenti di tracciamento compensatori. Se fissi un oggetto situato a una distanza media e allo stesso tempo muovi la testa a destra, le immagini di tutti gli oggetti più vicini si sposteranno lungo la retina in una direzione e tutte quelle più distanti nella direzione opposta. Tutti gli oggetti lontani sembrano seguirti, mentre quelli vicini si muovono verso di te. In questo caso, più l'oggetto è vicino, maggiore è la velocità del suo relativo movimento in arrivo. Al contrario, più l'oggetto è lontano, maggiore è la velocità del suo moto relativo di accompagnamento. Non sappiamo fino a che punto venga utilizzato questo magnifico segno di profondità. In una foresta o in un altro luogo simile, le distanze sembrano prendere vita non appena ci muoviamo. Quando si guida veloce, anche le distanze prendono vita.

La dimensione come segno di profondità

La dimensione familiare di un oggetto è un buon segno la sua lontananza. Questo segno, così come quelli da noi considerati sopra, si basa sulle proprietà di un triangolo. Sulla fig. 4 dimensione effettiva dell'oggetto -ANNO DOMINI- la sua distanza UN- la dimensione dell'immagine retinica, D- la distanza dal punto di intersezione di tutti i raggi (il centro del cristallino) alla retina. Quindi, abbiamo due triangoli simili in cui a/d=A/D. Quando una persona guarda un oggetto, le dimensioni di e sono impostate, anche se non se ne rende conto. Taglialo bulbo oculare può essere preso come un'unità; allora segue dall'equazione che a = A/D. La grandezza dell'immagine retinica sembra essere registrata in qualche modo sistema nervoso. Se una persona conosce la dimensione reale (UN) oggetto, può, risolvendo l'equazione, ottenere la distanza da esso (£>). Poiché conosciamo le dimensioni di molti oggetti, è del tutto possibile che lo usiamo per stimare le distanze. Questo include anche molti

segni usati dagli artisti fino alla profondità isoor-zheiiya. Dimensione relativa, prospettiva lineare, posizione nel campo visivo possono essere tutti ridotti alla stessa formula di base. Ad esempio, le traversine ferroviarie sono una serie di oggetti di dimensioni note (e uniformi), che producono immagini retiniche progressivamente più piccole. Poiché /(rimane costante e a diminuisce, l'equazione implica un aumento D. Pertanto, la tela è percepita come sfuggente in lontananza. Ce n'è, tuttavia, uno puramente segno visivo, che gli artisti non possono usare: la velocità di movimento dell'immagine retinica di un oggetto che si muove a una velocità a noi nota caratterizza la sua lontananza. Non è altro che, di conseguenza UN E UN per unità di tempo. La stessa equazione ci permette di determinare l dato D E UN, come accade negli esperimenti sulla costanza di una quantità e in molte situazioni della vita.

cadere su una superficie sferica o scanalata. L'ombra proiettata da un oggetto su un altro mostra quale è più lontano, rivelando la posizione della sorgente o la direzione della luce. False ombre o false fonti di luce possono causare molto effetti interessanti, ad esempio, trasformando un rilievo convesso in uno concavo e viceversa. I crateri delle conchiglie, presi dall'alto, sembrano montagne quando la foto viene capovolta. Sono noti anche molti altri esempi. Riso semplice. 5, se mostrato a molti soggetti, troverà una serie fatti caratteristici:

1) di solito sembra che la luce pi cada nell'immagine
Sopra;

2) il convesso è visto più spesso del concavo;

3) si tende a vedere il rilievo di tutte le figure di una
nakov.

Riso: 4. Rapporti geometrici di dimensioni e lontananza. A e a- rispettivamente, le dimensioni dell'oggetto e la sua immagine reticolata. /> e D- distanza dal fuoco del cristallino (/V), rispettivamente, all'oggetto e alla retina. Perché ila ~ A/D. Atteggiamento ANNO DOMINI C'è tg punto di vista ( V) (Schlosberg. 1950)

Sovrapposizione o sovrapposizione

L'incapacità di vedere qualcosa dietro l'angolo è una delle verità più semplici dell'esperienza visiva, una verità che un bambino capisce molto presto. Om apprende che un oggetto può essere nascosto dietro un altro, che un oggetto chiuso è più lontano e che spesso si può vedere un oggetto nascosto spostandosi a destra oa sinistra. Pertanto, combinando i principi della sovrapposizione e della parallasse motoria, può acquisire familiarità con altri segnali di profondità. Quando un oggetto distante è solo parzialmente oscurato da uno vicino, il loro contorno generale può indicare quale è più vicino, senza alcun movimento dell'osservatore e senza che ne abbia avuto conoscenza preventiva. (Municipio, 1949). Anche la figura più finita sembra essere più vicina (Chapanis e McClery, 1953). In certe situazioni, la sovrapposizione è l'unica indicazione affidabile della distanza relativa; ad esempio, durante il tiro zero, se l'esplosione del proiettile chiude il bersaglio, il mirino ha dato un "tiro insufficiente", ma se il bersaglio appare sullo sfondo dell'esplosione, si è verificato un "volo". Quando Schriever (1925) "mise insieme" i segnali di profondità, la sovrapposizione era la più forte di esse. Un'eclissi solare significa che la Luna si trova tra il Sole e la Terra.

Un altro segno di profondità e rilievo, molto usato dagli artisti, è l'ombra,

Riso. 5. Convesso e concavo su un piano, quando illuminato da un lato. capovolgere l'immagine (Fap:w<), 1938)

Il presupposto che la luce venga dall'alto è tanto forte nei bambini quanto negli adulti. (Fai-fine, 1938). Questa tendenza è il risultato di un'esperienza quasi universale o è una reazione innata a una tale proprietà dell'ambiente? Hess (1950) ha tenuto un gruppo sperimentale di polli dalla nascita in una gabbia, la cui luce passava solo dal basso attraverso la rete metallica del fondo; il soffitto e le pareti erano ricoperti di stoffa nera e persino l'alimentatore era di vetro. Il gruppo di controllo è cresciuto sotto la normale illuminazione dall'alto. Quindi, nel campione di prova, ai polli è stata presentata una fotografia fissa verticalmente di chicchi di grano sparsi, su una metà dei quali i chicchi proiettano un'ombra verso il basso, come da una fonte situata sopra, dall'altra verso l'alto. All'età di sette settimane, molti pulcini iniziarono a beccare i chicchi dipinti; in pratica, hanno scelto grani che corrispondessero all'illuminazione familiare: quelli cresciuti in condizioni di scarsa illuminazione hanno scelto grani con un'ombra proiettata verso l'alto. Il secondo esperimento, effettuato 1-6 settimane dopo, ebbe meno successo e dimostrò!! che l'adattamento alla luce,

gli sembra più difficile dal basso, poiché la luce dall'alto è più consona alla natura dei pulcini. La questione del rapporto tra natura ed educazione può essere sollevata in relazione a ciascun segno di profondità. Tuttavia, qui è estremamente difficile ottenere fatti sperimentali, poiché la visione spaziale viene insegnata anche a un bambino principalmente nei primissimi mesi di vita.

prospettiva aerea

Le montagne lontane sembrano blu con il bel tempo, mentre gli edifici della città a pochi isolati di distanza sembrano grigi in una città fumosa. C'è sempre abbastanza acqua e polvere nell'aria per causare questo effetto. La prospettiva aerea inizia a svolgere un ruolo importante quando, a causa di una distanza molto grande, altre caratteristiche perdono la loro forza.

gradienti

Nel suo acclamato libro sulla percezione dello spazio, Gibson (1950) ha richiamato l'attenzione sul ruolo di superfici come il pavimento o il terreno su cui strisciamo, camminiamo, cavalchiamo, su cui voliamo. Quando gli psicologi parlano di segni di profondità, di solito intendono la distanza da un oggetto isolato o la distanza relativa tra due oggetti, e nei loro esperimenti cercano di nascondere il pavimento, il soffitto, le pareti, poiché, essendo nel campo visivo del soggetto, rimuovono ogni difficoltà nel valutare la distanza. Gibson afferma che l'osservatore ha prove visive dirette che il pavimento è una superficie piana che si estende davanti a lui. Se sul pavimento sono presenti segni regolari o una trama visibile, all'aumentare della distanza questa trama diventa sempre più densa per gli occhi. Gradienti di texture simili possono essere visti su una strada, in un campo o su una superficie d'acqua guardando dritto davanti a sé (Figura 6).

Riso. 6. Texture sfumata che dà l'impressione di profondità (Gibson, 1950)

Il gradiente della trama è una proprietà reale della stimolazione retinica quanto il colore o la luminosità. La prospettiva lineare e la parallasse del movimento creano gradienti aggiuntivi che forniscono la percezione spaziale. Questi gra-

I dienti delle immagini retiniche sono direttamente correlati, da un lato, alle distanze oggettive e, dall'altro, alle impressioni soggettive di distanza. Pertanto, molto probabilmente una percezione olistica dello spazio circostante si verifica prima, e non dopo, la percezione della lontananza dei singoli oggetti. Questa è la teoria di Gibson nei termini più generali.

Funzionalità di interazione

In ogni caso reale, la percezione della profondità può essere basata su molte delle caratteristiche sopra descritte. Il risultato non deve essere una semplice somma delle azioni di ciascuno di essi. Una caratteristica forte, come la sovrapposizione, può determinare completamente l'effetto percettivo, annullando l'effetto degli altri. D'altra parte, la percezione può essere instabile e mutevole. Di norma, gli oggetti a noi noti sono notevolmente stabili e spesso resistono alle distorsioni introdotte da accomodamento improprio, convergenza o disparità retinica. Pertanto, i tentativi di isolare qualsiasi fattore devono essere effettuati con estrema cautela. Come vedremo in seguito, molti disaccordi in letteratura sono dovuti a una scarsa attenzione a questa circostanza. Difficoltà di questo tipo hanno portato alcuni psicologi ad abbandonare l'approccio analitico. (Ver-non, 1937). Ma torniamo ai tentativi sperimentali di valutare il ruolo dei possibili indicatori di profondità precedentemente considerati.

Il primo grande sperimentatore in quest'area fu il notevole artista e ingegnere Leonardo da Vinci (1452-1519). Tenendo presente le grandi difficoltà degli artisti nel trasmettere effetti di profondità, Leonardo da Vinci propose il seguente esperimento:

"Esci nel campo, seleziona oggetti a una distanza di 100, 200, ecc. iarde ... tieni un pezzo di vetro davanti a te e, tenendo gli occhi in una posizione, disegna il contorno di un albero sul vetro. Ora sposta il vetro di lato in modo che tu possa vedere l'albero accanto alla sua immagine e colora il tuo disegno secondo il colore e il rilievo dell'oggetto ... Fai la stessa procedura quando disegni il secondo e il terzo albero a distanze crescenti. Usa questi disegni sul vetro come aiuto per il loro lavoro.

Rilevando quasi tutti i segni di profondità che un artista può utilizzare, Leonardo da Vinci pose anche le basi per lo studio degli effetti binoculari. Il filosofo George Berkeley nel 1709 indicò per primo i segnali di profondità cinestetica non visivi forniti dai muscoli oculari durante l'accomodazione e la convergenza. Tuttavia, non ha organizzato esperimenti per testare il valore effettivo di questi possibili segni di distanza. Il prossimo passo importante è associato al nome del fisico Charles Wheatstone, le cui scoperte nel campo della visione stereoscopica e l'invenzione dello stereoscopio (1838) iniziarono una nuova era nello studio della percezione spaziale.<...>

Relazione tra grandezza e distanza

Percezione degli oggetti

Abbiamo ripetutamente visto che i tentativi di valutare in condizioni di laboratorio il ruolo dei singoli segni di lontananza incontrano difficoltà associate alla necessità di fissare altri segni. Se è necessario evidenziare l'influenza di una caratteristica, è meglio escludere dalla situazione tutte le altre caratteristiche. È possibile, ad esempio, eliminare la convergenza, la parallasse motoria e la disparità binoculare chiedendo al soggetto di guardare attraverso un foro; se il soggetto sembra immobile con un occhio, allora al momento i segni nominati non esistono per lui. Ma l'esclusione delle caratteristiche spesso richiede grande ingegnosità. Notevoli a questo proposito sono le opere di Ames e dei suoi collaboratori.

Aniseikonia

Ames già nel 1925 era interessato al problema dell'imaging di profondità, ma solo dopo essere riuscito a osservare una rara anomalia della vista presso la Darmouth Eye Clinic, ha intrapreso lo sviluppo sistematico di questo problema. L'anomalia era aniseikonia, che significa immagini irregolari. Se un oggetto appare più grande a un occhio piuttosto che all'altro, questo cambia radicalmente la disparità delle immagini, portando a una percezione errata della distanza. Tale anomalia può essere eliminata con l'ausilio di lenti che cambiano dimensione. Sulla fig. La figura 7 mostra l'effetto di una tale lente su un occhio normale: un occhio aniseiconico, a cui questa lente è destinata, avrebbe l'effetto opposto.

Riso. 7. Lente d'ingrandimento: / - oggetto; 2 - l'oggetto come dovrebbe essere visto dall'osservatore; 3 - lente dimensionale (Bartley, 1950)

È sorprendente che le persone che soffrono di aniseiko-nia percepiscano comunque il mondo che li circonda.

Bene. Case e pareti appaiono dritte anche se devono essere deformate dalle leggi dell'ottica. Pertanto, una persona che guarda una stanza attraverso la lente mostrata in Fig. 7, dovrebbe vedere l'angolo all'estrema destra più distante e quello sinistro più vicino, nonostante il fatto che le distanze reali siano le stesse (come mostrato in Fig. 8). Tuttavia, non è sempre così! Se le pareti della stanza sono intonacate o in muratura, che per una persona della nostra cultura è solitamente associata a forme rettangolari, l'effetto descritto non si verifica. Ma se le pareti di una stanza rettangolare sono dipinte con foglie - la famosa "stanza decidua" - allora gli angoli si comportano come dettano loro le leggi dell'ottica. Ciò diventa abbastanza comprensibile se si considera che l'osservatore non ha motivo di credere che le pareti della "stanza delle foglie" siano necessariamente di forma rettangolare. Pertanto, può vederli secondo le regole della disparità binoculare. Pertanto, i disturbi percettivi descritti sono semplicemente mascherati dall'esperienza del contatto con oggetti speciali e non vengono fondamentalmente corretti ristrutturando la percezione dello spazio. Ciò suggerisce che i meccanismi alla base dei punti corrispondenti sono innati piuttosto che acquisiti. Se un soggetto normale indossa le lenti descritte per una settimana, allora l'ambiente naturale cessa di apparirgli distorto, ma situazioni di controllo come la "stanza delle foglie" mostrano pochissimi cambiamenti nell'aniseiconia. (Burien, 1943; Ogl., 1950).

Riso.8. Parete di fondo (in alto) e pianta (in basso) della stanza distorta:

Hk U- finestra; Lee M- angoli sinistro e destro della parete di fondo. Le linee tratteggiate nella figura in basso raffigurano una normale stanza rettangolare che dà la stessa proiezione sulla retina della stanza distorta: la stanza distorta è costruita estendendo le principali linee di vista (verso le finestre e gli angoli della stanza normale) alla lunghezza desiderata. L'altezza delle linee verticali della parete di fondo è proporzionale alle loro distanze modificate (secondo Ames 1946)

Quando un soggetto normale indossa solo tali obiettivi, percepisce distorto non solo la "stanza fogliare", ma anche altre situazioni. Quest'ultimo dipende da una serie di fattori, come la natura dell'ambiente e la stabilità della percezione dell'oggetto del soggetto. (Ames, 1946; Bartolomeo, 1950). Quindi circa-

Allo stesso tempo, sia i soggetti normali che quelli aniseikonici devono essere esaminati in molte situazioni diverse. Estremamente conveniente per questi scopi è eikonometer spaziale (Ogl., 1946). Al centro, è un insieme di corde tese che formano un piano completamente soggetto alle leggi della distorsione spaziale nelle anomalie visive sopra descritte. La considerazione di tali situazioni, così come l'analisi dei segni di profondità che potrebbero contenere, ha spinto Ames a creare una serie di dimostrazioni. Ognuno di loro assegna qualsiasi segno di lontananza; eliminando altri segni contraddittori, Ames è riuscito a creare incredibili illusioni. Queste illusioni sono ancora più impressionanti

(percezione della profondità) La percezione differenziale della distanza, solitamente chiamata VG, è principalmente il risultato del lavoro di organi di senso come la vista e l'udito. In termini di visione, ci sono due classi principali di segnali di profondità: segnali monoculari e binoculari. Le caratteristiche monoculari includono gradienti di trama, magnitudine, parallasse motoria, accomodazione, prospettiva lineare, posizione relativa dell'oggetto, dettaglio dell'ombra e nitidezza dell'immagine. Le caratteristiche binoculari includono la convergenza e la disparità retinica. Alcuni di questi segni possono agire simultaneamente; di solito uno dei due è rinforzato dall'altro.In un esperimento è difficile stabilire quali segni particolari sono attivi in ​​un dato momento nel tempo. Visual V. viene studiato più volte. modi. In un approccio, al soggetto viene chiesto (in condizioni di percezione binoculare o monoculare) di installare un'asta o uno spillo in modo che sia alla stessa distanza dall'occhio(i) dello stimolo di riferimento. La tecnica della scogliera visiva (creazione di effetti visivi di spazio profondo e poco profondo), che indica il grado di preferenza da parte di esseri umani e animali per il bordo dell'esperimento. L'impostazione "nessuna interruzione" viene solitamente utilizzata per testare la loro capacità di percepire la profondità. Quando si studia la percezione della terza dimensione, viene spesso utilizzato uno stereoscopio, che consente di presentare separatamente immagini quasi identiche agli occhi destro e sinistro, creando così un effetto stereo. Successivamente, cercando di migliorare la tecnica stereoscopica, Bela Julez ha inventato il cosiddetto. stereogrammi a punti casuali: modelli sintetizzati al computer di punti posizionati in modo casuale, selezionati in coppie stereo in modo da ottenere due immagini quasi identiche, ad eccezione dell'area situata sul bordo. Quando si visualizzano tali immagini attraverso uno stereoscopio, quest'area sembra trovarsi sopra o sotto il resto del motivo. I segnali di profondità uditiva vengono utilizzati dai non vedenti che possono avvicinarsi a un muro e fermarsi di fronte ad esso. Ulteriori segnali di profondità uditiva includono: la quantità di riverbero, le caratteristiche spettrali (l'assorbimento atmosferico è maggiore per le alte frequenze) e il volume relativo dei suoni familiari. Vedi anche Movimenti oculari, Teorie della visione, Percezione visiva J. G. Robinson

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Percezione dello spazio: percezione della forma, dimensione, profondità e distanza degli oggetti, direzione. illusioni visive.

La percezione dello spazio gioca un ruolo importante nell'interazione di una persona con l'ambiente, essendo una condizione necessaria per orientare una persona in esso. Percezione dello spazioè un riflesso di uno spazio oggettivamente esistente e include la percezione della forma, delle dimensioni e della posizione relativa degli oggetti, la loro topografia, la lontananza e la direzione in cui si trovano.

L'interazione umana con l'ambiente include il corpo umano stesso con il suo caratteristico sistema di coordinate. La persona sensibile stessa è un corpo materiale che occupa un certo posto nello spazio e ha determinate caratteristiche spaziali (dimensioni, forma, tre dimensioni del corpo, direzioni dei movimenti nello spazio).

La determinazione della forma, delle dimensioni, della posizione e del movimento degli oggetti l'uno rispetto all'altro e l'analisi simultanea della posizione del proprio corpo rispetto agli oggetti circostanti vengono effettuate nel processo dell'attività motoria del corpo e costituiscono una speciale manifestazione più alta dell'attività analitica e sintetica, chiamata analisi spaziale.È stato stabilito che varie forme di analisi spaziale si basano sull'attività di un complesso di analizzatori, nessuno dei quali ha un ruolo di monopolio nell'analisi dei fattori spaziali dell'ambiente.

Un ruolo speciale nell'orientamento spaziale è svolto dall'analizzatore motorio, con l'aiuto del quale viene stabilita l'interazione tra vari analizzatori. Le connessioni nervose tra i due emisferi nell'attività dell'analizzatore dovrebbero essere attribuite a speciali meccanismi di orientamento spaziale: visione binoculare, udito binaurale, tocco bimanuale, senso dell'olfatto dirinico, ecc. Un ruolo importante nel riflettere le proprietà spaziali degli oggetti è svolto dalla simmetria funzionale, caratteristica di tutti gli analizzatori accoppiati. Asimmetria funzionale consiste nel fatto che uno dei lati dell'analizzatore è, in un certo senso, dominante, dominante. È stato dimostrato che le relazioni tra i lati dell'analizzatore in termini di dominio sono dinamiche e ambigue. Quindi, l'occhio che domina nell'acuità visiva potrebbe non essere leader in termini di campo visivo, ecc.

La percezione della forma degli oggetti viene solitamente effettuata con l'ausilio di analizzatori visivi, tattili e cinestetici.

Alcuni animali hanno reazioni innate, i cosiddetti fattori scatenanti innati del comportamento, quando esposti a oggetti che hanno una certa forma. Questi meccanismi innati sono altamente specializzati. Un esempio è la reazione difensiva dei giovani pulcini a una croce di cartone che imita la sagoma di un rapace.

Tre gruppi principali di fattori prendono parte alla percezione della forma degli oggetti:

1. La capacità innata delle cellule nervose della corteccia cerebrale di rispondere selettivamente agli elementi dell'immagine che hanno una certa saturazione, orientamento, configurazione e lunghezza. Tali cellule sono chiamate cellule rivelatore. A causa delle proprietà dei loro campi recettivi, distinguono elementi abbastanza definiti nel campo visivo, ad esempio linee luminose di una certa lunghezza, larghezza e pendenza, angoli acuti, contrasti, interruzioni nelle immagini di contorno.

2. Le leggi di formazione di figure, forme e contorni, identificate dagli psicologi della Gestalt e descritte sopra.

3. Esperienza di vita ottenuta muovendo la mano lungo il contorno e la superficie degli oggetti, spostando una persona e parti del suo corpo nello spazio.

La percezione visiva della forma di un oggetto è determinata anche dalle condizioni di osservazione: la dimensione dell'oggetto, la sua distanza dagli occhi dell'osservatore, l'illuminazione, il contrasto tra la luminosità dell'oggetto e lo sfondo, ecc.

La caratteristica più istruttiva che devi evidenziare quando ti familiarizzi con il modulo è il contorno. È il contorno che funge da sfaccettatura separata di due realtà, cioè la figura e lo sfondo. Grazie ai movimenti micro-oculari, può evidenziare i contorni degli oggetti (contorno e dettagli fini). Il sistema visivo deve essere in grado non solo di distinguere il confine tra l'oggetto e lo sfondo, ma anche di imparare a seguirlo. Ciò viene effettuato mediante movimenti oculari, che, per così dire, evidenziano il contorno per la seconda volta e sono una condizione necessaria per creare un'immagine della forma di un oggetto.

Abbiamo un processo simile nella percezione tattile. Per determinare la forma di un oggetto invisibile al tatto, devi prendere questo oggetto, girarlo, toccarlo da diversi lati. Allo stesso tempo, la mano sente l'oggetto con movimenti leggeri, tornando indietro di tanto in tanto, come per controllare se l'una o l'altra parte di esso è stata percepita correttamente. L'immagine emergente di un oggetto si forma sulla base della combinazione di sensazioni tattili e cinestetiche in un complesso.

Il modello generale di percezione di vari oggetti riflette la cosiddetta legge della percezione, che implica una dicotomia di alternanza di livelli qualitativamente diversi dell'immagine dell'oggetto percepito. Legge della percezione- la legge della percezione, scoperta dallo psicologo tedesco N. Lange, la cui essenza è la seguente: il processo di percezione è un rapido cambiamento da una percezione meno specifica, più generale di un oggetto, un fenomeno a uno più privato, specifico, differenziato.

Percezione della dimensione di un oggetto. La dimensione percepita degli oggetti è determinata dalla dimensione della loro immagine sulla retina e dalla distanza dagli occhi dell'osservatore. L'adattamento dell'occhio a una visione chiara di oggetti a diverse distanze viene effettuato utilizzando due meccanismi: l'accomodazione e la convergenza.

Alloggio- questo è un cambiamento nella curvatura dell'obiettivo quando si regola l'occhio per una chiara percezione di oggetti vicini e lontani. Quindi, quando si guardano oggetti ravvicinati, si verifica una contrazione muscolare, a seguito della quale il grado di tensione del cristallino diminuisce e la sua forma diventa più convessa. Con l'età, l'obiettivo diventa gradualmente meno mobile e perde la capacità di adattarsi, cioè di cambiare forma quando si guardano oggetti a distanze diverse. Di conseguenza, si sviluppa l'ipermetropia, che si esprime nel fatto che il punto di visione chiara più vicino si allontana sempre di più con l'età.

L'alloggio è solitamente associato a convergenza, cioè. convergenza degli assi visivi su un oggetto fisso o su un punto dello spazio visivo. Un certo stato di accomodamento provoca anche un certo grado di convergenza degli assi visivi, e viceversa, un certo grado di accomodamento corrisponde all'una o all'altra convergenza degli assi visivi.

L'angolo di convergenza viene utilizzato direttamente come indicatore di distanza, come una sorta di telemetro. È possibile modificare l'angolo di convergenza per una data distanza utilizzando i prismi posizionati davanti all'oggetto. Se in questo caso l'angolo di convergenza aumenta, aumenta anche la grandezza apparente dell'oggetto e la distanza percepita da esso diminuisce. Se i prismi sono disposti in modo tale che l'angolo di convergenza diminuisca, anche la dimensione apparente dell'oggetto diminuisce e la distanza aumenta.

La combinazione di due stimoli - la grandezza dell'immagine dell'oggetto sulla retina e la tensione dei muscoli oculari come risultato dell'accomodamento e della convergenza - è il segnale riflesso condizionato della dimensione dell'oggetto percepito.

Percezione della profondità e della distanza degli oggetti. La sistemazione e la convergenza agiscono solo entro limiti molto piccoli, a brevi distanze: sistemazione - entro 5-6 metri, convergenza - fino a 450 metri. Nel frattempo, una persona è in grado di distinguere la profondità degli oggetti percepiti e lo spazio che occupano a una distanza massima di 2,5 chilometri.

Questa capacità di giudicare la profondità, a prima vista, sembra innata. Nell'esperimento, un bambino scorrevole è stato posto su un ponte, accanto al quale c'era una scogliera, dove uno spesso vetro è stato posto sopra lo spazio vuoto. L'esperimento ha mostrato che un bambino che striscia liberamente sul pavimento non lo lascia e si ferma davanti al vetro.

Uno studio più approfondito ha rivelato che il bambino reagisce fermandosi non alla profondità che si apre nella scogliera, ma alla novità della situazione legata alla necessità di trasferirsi su una superficie nuova, ancora sconosciuta. Non è la profondità che ferma il bambino, ma la novità, che provoca una reazione orientativa e un ritardo nel movimento. Un risultato simile si è verificato quando una pellicola lucida è stata posizionata all'esterno del pavimento sotto il vetro: anche il bambino si è fermato sul bordo di due diverse superfici.

La percezione della profondità e della distanza degli oggetti viene effettuata principalmente a causa della visione binoculare. Con la fissazione binoculare di oggetti distanti (ad esempio stelle nel cielo), le linee visive di entrambi gli occhi sono parallele. Allo stesso tempo, le immagini di oggetti distanti vengono viste da noi negli stessi luoghi nello spazio, indipendentemente dal fatto che queste immagini cadano sulla retina dell'occhio destro o sinistro o di entrambi gli occhi. Pertanto, certi punti della retina di un occhio corrispondono a certi punti della retina dell'altro occhio. Questi punti posizionati simmetricamente delle retine di entrambi gli occhi sono chiamati punti corrispondenti. Punti corrispondenti- tali punti retinici che coinciderebbero se, quando una retina fosse sovrapposta ad un'altra, gli assi verticale ed orizzontale fossero allineati.

L'eccitazione dei punti corrispondenti della retina dà la sensazione di un oggetto nel campo visivo. Ad ogni posizione degli occhi, i punti corrispondenti delle retine corrispondono a punti rigorosamente definiti nello spazio esterno. Viene chiamata una rappresentazione grafica di punti nello spazio che forniscono la visione di un oggetto in una data posizione degli occhi orottero.

Se l'immagine di un oggetto cade in entrambi gli occhi su punti non corrispondenti o disparati a distanze diverse dal centro della retina, allora si verifica uno dei due effetti: la comparsa di immagini doppie (se la disparità dei punti è sufficientemente grande) o l'impressione di una distanza maggiore o minore dell'oggetto dato rispetto a quello fisso (se la disparità è piccola). In quest'ultimo caso, appare un'impressione di volume, o effetto stereoscopico.

Questo effetto può essere osservato utilizzando uno stereoscopio, un apparecchio per presentare separatamente due immagini all'occhio sinistro. Queste immagini formano una coppia stereo, che si ottiene riprendendo separatamente con due fotocamere poste a una distanza pari alla distanza tra gli occhi. In questo modo si ottengono immagini disparate, al cui esame appare un'immagine in rilievo.

Se in uno stereoscopio vengono presentate due immagini, le cui differenze sono così grandi da non fornire una fusione di immagini, allora sorge un effetto peculiare: prima una, poi l'altra figura appare in sequenza alternata. Questo fenomeno è noto come competizione binoculare. A volte, in questo caso, due oggetti appaiono in una forma che è una combinazione di entrambe le figure. Ad esempio, l'immagine di una recinzione mostrata a un occhio e l'immagine di un cavallo mostrata all'altro possono dare l'impressione che il cavallo stia saltando oltre la recinzione.

La percezione della profondità può essere ottenuta grazie a caratteristiche secondarie che sono segnali condizionali di lontananza: la dimensione apparente dell'oggetto, la prospettiva lineare, l'ostruzione di alcuni oggetti da parte di altri, il loro colore.

I disegni sono ben noti, usati ad esempio nel disegno, dando una doppia percezione di profondità. In alcune situazioni, il fatto che l'interpretazione della profondità possa essere completamente ribaltata è di eccezionale importanza. Quindi, durante l'atterraggio di un aereo, può capitare che la percezione della pista da parte del pilota venga invertita in profondità. Un fenomeno simile si osserva di notte o durante la nebbia, quando non sono visibili quei dettagli della situazione che fungono da segnali condizionali per il pilota, contribuendo a riflettere adeguatamente la lontananza degli oggetti. Uno di questi segnali è, ad esempio, la luminosità delle luci della pista (è noto che le luci intense appaiono più vicine di quelle fioche) e una cattiva combinazione di segnali luminosi è sufficiente per causare una percezione della profondità invertita.

percezione della direzione. Uno dei punti importanti della discriminazione spaziale è la percezione della direzione in cui gli oggetti sono in relazione ad altri oggetti o all'osservatore. La direzione in cui vediamo un oggetto è determinata dalla posizione della sua immagine sulla retina e dalla posizione del nostro corpo rispetto agli oggetti circostanti. Una persona è caratterizzata da una posizione verticale del corpo rispetto al piano orizzontale della terra. Questa posizione, creata dalla natura sociale e lavorativa dell'uomo, è il punto di partenza per determinare la direzione in cui una persona riconosce gli oggetti circostanti. Pertanto, nella visione spaziale, compresa la percezione della direzione, oltre alle sensazioni visive, un ruolo importante è svolto non solo dalle sensazioni cinestesiche dei movimenti degli occhi o delle mani, ma anche dalle sensazioni statiche, cioè sensazioni di equilibrio e posizione del corpo.

Nella visione binoculare, la direzione dell'oggetto visibile è determinata da legge di direzione identica. Secondo questa legge, gli stimoli che cadono sui punti corrispondenti della retina sono da noi visti nella stessa direzione. Questa direzione è data da una linea che collega l'intersezione delle linee visive di entrambi gli occhi con un punto corrispondente al centro della distanza tra entrambi gli occhi. In altre parole, vediamo le immagini che cadono sui punti corrispondenti su una linea retta, andando, per così dire, da un "occhio ciclopico" situato al centro della fronte.

È noto che sulla retina dell'occhio si forma un'immagine invertita degli oggetti che guardiamo. Lo spostamento dell'oggetto osservato fa muovere l'immagine retinica nella direzione opposta. Tuttavia, percepiamo gli oggetti, sia in movimento che fermi, non in una forma distorta, ma come vengono trasmessi alla retina dal sistema ottico degli occhi. Ciò è dovuto alla combinazione di sensazioni visive con segnali tattili, cinestetici e di altro tipo.

Dati interessanti sono stati ottenuti in esperimenti in cui l'orientamento delle immagini sulla retina degli occhi dei soggetti è stato deliberatamente distorto con l'ausilio di speciali dispositivi ottici. Quest'ultimo ha permesso di ottenere immagini invertite sia in direzione verticale che orizzontale. Si è scoperto che dopo qualche tempo si verifica l'adattamento e il mondo visto dai soggetti viene ricostruito, anche se non completamente.

Un simile adattamento si è rivelato impossibile negli animali. Ovviamente, le reazioni visive innate negli animali alla posizione degli oggetti non possono essere modificate sotto l'influenza dell'addestramento, se è necessario che l'animale apprenda una reazione antagonista a quella istintiva.

La percezione della direzione in cui si trovano gli oggetti è possibile non solo con l'ausilio di analizzatori visivi, ma anche con l'ausilio di analizzatori uditivi e olfattivi. Per gli animali, il suono e l'olfatto sono spesso gli unici segnali che agiscono a distanza e avvertono del pericolo.

La percezione della direzione del suono viene effettuata con l'udito binoculare. La base per la differenziazione delle direzioni del suono è la differenza nel tempo di ricezione dei segnali alla corteccia cerebrale da entrambe le orecchie. I suoni possono essere localizzati non solo nelle direzioni orizzontali destra e sinistra, ma anche in alto e in basso. Dati sperimentali hanno dimostrato che in quest'ultimo caso la percezione della disposizione spaziale del suono richiede movimenti della testa del soggetto.

Pertanto, il meccanismo di localizzazione del suono tiene conto non solo dei segnali uditivi, ma anche dei dati provenienti da altri sistemi di analisi.

illusioni visive. La percezione ci dà sempre un riflesso adeguato degli oggetti del mondo oggettivo? Vengono descritti numerosi fatti e condizioni di errori nella percezione, principalmente illusioni visive.

1. Illusione della freccia. Si basa sul principio delle linee convergenti e divergenti: una freccia con punte divergenti appare più lunga, anche se in realtà entrambe le frecce hanno la stessa lunghezza (A).

2. Illusione di binari ferroviari. Una linea situata nella parte più stretta dello spazio racchiuso tra due linee convergenti sembra essere più lunga, anche se in realtà entrambe le traversine sono uguali (B).

3. Rivalutazione delle linee verticali. L'altezza del cilindro sembra essere maggiore della larghezza dei campi, sebbene siano uguali (B).

4. Illusione del tifoso. Le linee parallele, a causa dell'influenza dello sfondo, appaiono convesse più vicino al centro e concave più lontano dal centro (D).

5. Illusione di intersezione. I segmenti A e X giacciono su una linea retta, e non B e X, come sembra (D).

6. Illusione di cerchi concentrici. I cerchi concentrici mostrati nella figura sono percepiti come una spirale a causa del fatto che brevi segmenti di linea retta (raffigurati in bianco) intersecano questi cerchi alla loro intersezione con lo sfondo (E).

E.

Le illusioni visive sono state trovate anche negli animali. Il travestimento si basa sull'uso pratico delle illusioni visive, che è un dispositivo protettivo per innumerevoli animali, pesci, uccelli e insetti. Uno dei modi efficaci per mascherare - mimica- fondersi con lo sfondo. Un altro metodo di mimetizzazione consiste nell'utilizzare uno schema deformante che interrompe il contorno dell'animale a tal punto da non poter essere distinto e identificato. Un esempio di motivo deformante sono le strisce zebrate luminose, a causa delle quali è impossibile distinguere il contorno di un animale da una certa distanza.

Tutti questi fenomeni ci convincono che ci sono alcuni fattori comuni che causano la comparsa di illusioni visive. Varie spiegazioni sono state avanzate per una serie di illusioni visive osservate. Pertanto, l'illusione di una freccia è spiegata dalla proprietà dell'integrità della percezione: percepiamo le figure che vediamo e le loro parti non separatamente, ma in un certo rapporto, e trasferiamo erroneamente le proprietà dell'intera figura alle sue parti (se il tutto è più grande, allora le sue parti sono più grandi). L'illusione di un fan può essere spiegata in modo simile. La sopravvalutazione delle linee verticali è spiegata dal fatto che i movimenti oculari sul piano verticale richiedono più tensione muscolare rispetto ai movimenti sul piano orizzontale. Poiché l'intensità della tensione muscolare può servire come misura della distanza percorsa, le distanze verticali ci sembrano maggiori di quelle orizzontali.

In alcuni casi gli stimoli contraddittori provengono dagli oggetti stessi, capaci di provocare due percezioni diverse (contraddittorie), e capita che non vi sia alcun segno che permetta di determinare cosa sia lo sfondo e cosa sia la figura. Lo stesso vale per le caratteristiche che sono simultaneamente presenti nell'immagine e creano impressioni di profondità, prospettiva, forma o dimensione, che, entrando in conflitto tra loro, danno origine a illusioni visive.

Una delle spiegazioni più plausibili per una serie di illusioni si basa sulla nostra tendenza a percepire come più grande ciò che è più lontano, tenendo conto dell'effetto della prospettiva. Questo fa sì che il nostro cervello esageri le dimensioni di uno o dell'altro di due oggetti uguali che viene ulteriormente rimosso.

Un'altra divertente illusione sorge quando si percepisce un volto in una fotografia o in un disegno: gli occhi ci guarderanno sempre direttamente, indipendentemente dall'angolazione da cui lo guardiamo (Fig. 5).

Riso. 5

Tuttavia, questa illusione si crea solo se la persona raffigurata ha guardato direttamente nell'obiettivo o direttamente negli occhi dell'artista quando ha dipinto il ritratto (infatti, non accade nulla del genere se la persona in posa guarda leggermente di lato). Questa illusione non è stata ancora completamente spiegata: a quanto pare, è dovuta al fatto che l'immagine degli occhi è data solo in due dimensioni. In effetti, quando si percepiscono immagini scultoree, tale illusione non sorge.

Quindi, l'illusione è caratterizzata dalla presenza di messaggi sensoriali, erroneamente decifrati da una persona, e talvolta da molte persone. Al contrario, nel caso di un'allucinazione, sensazioni visive, uditive o di altro genere compaiono in una persona in assenza di stimoli sensoriali percepiti anche da altre persone. L'allucinazione è solo una parte della sua realtà interiore. Il verificarsi di allucinazioni è ampiamente influenzato dallo stato mentale di una persona: affaticamento, distrazione, stato di aspettativa o paura.

Nonostante la presenza di ipotesi esplicative sull'esistenza di una serie di illusioni, non è stata ancora trovata un'interpretazione convincente per tutti i tipi di illusioni visive.

Convergenza, o telemetro: percezione della profondità

La figura mostra come gli assi degli occhi convergono verso l'interno quando si guardano oggetti vicini e i segnali di distanza sotto forma di questo angolo di convergenza vengono trasmessi al cervello. Questo, tuttavia, è tutt'altro che tutto.

La semplice esperienza mostra che l'angolo di convergenza viene utilizzato direttamente come segnale di distanza. La figura a mostra cosa succede se due prismi sono posizionati all'angolo appropriato per rifrangere la luce che entra nell'occhio; questi due prismi devono convergere in modo che l'immagine di oggetti distanti cada sulla parte centrale della fovea. Se questi prismi sono posizionati in modo da diminuire l'angolo di convergenza, gli oggetti appariranno più vicini e più grandi; se l'angolo di convergenza viene aumentato con i prismi, gli oggetti appaiono più lontani e più piccoli. La percezione della profondità è data in parte dall'angolo di convergenza che indica la distanza, in modo simile a come fa un telemetro.

Tuttavia, i telemetri hanno un grave inconveniente: possono indicare solo la distanza di un oggetto specifico in un dato momento, vale a dire quello le cui immagini si fondono a un dato angolo di convergenza. Per trovare la distanza di molti oggetti contemporaneamente, è necessario utilizzare un sistema completamente diverso. Il nostro apparato visivo si è evoluto in un sistema simile, ma il suo funzionamento richiede una sofisticata tecnologia di brain computing.

Disparità e percezione della profondità

Gli occhi sono separati da una distanza di circa 6,25 cm e ricevono diverse immagini visive. Questo può essere facilmente visto se chiudi prima uno e poi l'altro occhio. Qualsiasi oggetto vicino sembrerà sfalsato rispetto a oggetti più distanti e ruoterà se visto alternativamente con l'occhio sinistro e destro. Questa leggera differenza tra le immagini è nota come disparità. Grazie ad essa si sviluppa la percezione della profondità, o visione stereoscopica, che viene utilizzata nello stereoscopio, che è uno strumento importante per lo studio della visione.

Uno stereoscopio è un semplice apparato per presentare due immagini separatamente all'occhio sinistro e destro. In condizioni normali, queste immagini formano una coppia stereo, che può essere ottenuta riprendendo separatamente con due fotocamere poste a distanza d'occhio; si ottengono così immagini disparate, che vengono percepite stereoscopicamente dal cervello. Lo stereoscopio permette di studiare come gli occhi usano la disparità per percepire la profondità. (Lo stereoscopio era un giocattolo popolare nell'era vittoriana, ma sfortunatamente i soggetti fotografici erano severamente limitati; altri soggetti tecnicamente ideali furono rifiutati dall'alta società in quest'epoca e lo stereoscopio fu dimenticato.)

Le immagini stereoscopiche possono essere presentate in un'altra combinazione - all'occhio destro può essere mostrata un'immagine vista dall'occhio sinistro e viceversa - quindi puoi ottenere una percezione della profondità "inversa". La percezione della profondità "inversa" sarà osservata nella visione pseudoscopica (come viene chiamata) quando questa percezione della profondità distorta non interferisce troppo con la visione normale. In questi casi, i volti delle persone non saranno percepiti come capovolti in profondità (non vedremo il naso concavo verso l'interno), tuttavia, quando gli occhi vengono spostati su altri oggetti, la loro posizione potrebbe essere invertita in profondità.

È molto facile creare tali condizioni ottiche per gli occhi, in cui il mondo reale sembrerà distorto in profondità. Questo può essere fatto usando un apparato speciale: uno pseudoscopio.

La visione stereoscopica è solo uno dei tanti modi di percepire la profondità, e funziona solo quando si guardano oggetti relativamente vicini: a grandi distanze il fenomeno della disparità diminuisce e le immagini percepite dall'occhio sinistro e destro diventano identiche. Percepiamo efficacemente distanze superiori a sei metri con un occhio.

Il cervello deve "sapere" quale occhio è il sinistro e quale il destro, perché altrimenti la percezione della profondità non sarà chiara. Altrimenti, le immagini invertite in uno stereoscopio o in uno pseudoscopio non darebbero la giusta impressione. Stranamente, è quasi impossibile stabilire quale occhio svolga il ruolo principale nella percezione della profondità e, sebbene sia molto facile determinare il ruolo di ciascun occhio nella percezione della profondità, questa informazione non viene riconosciuta.

Se a ogni occhio viene presentata un'immagine diversa (o se la differenza tra le posizioni percepite dell'oggetto è così grande da rendere impossibile la fusione delle immagini), si osserva un effetto peculiare e molto distinto: ogni occhio a sua volta non riesce a vedere l'immagine o parti di essa, così che si verifica una continua fluttuazione. Parti di ogni immagine vengono successivamente fuse e respinte dall'occhio, e ogni volta in modo diverso. Questo fenomeno è noto come "rivalità retinica". Tale rivalità si verifica anche quando a entrambi gli occhi vengono presentati colori diversi, sebbene in questo caso la fusione avvenga per brevi periodi, creando una miscela di colori.

Non sappiamo ancora come funzionano i meccanismi computazionali del cervello per trasformare le differenze nelle immagini in percezione della profondità. Tuttavia, è possibile mostrare il tipo di informazioni utilizzate dal cervello. Questo può essere fatto con un trucco fotografico, che consiste nel posizionare l'immagine negativa di una coppia stereo sopra un positivo trasparente ricavato dal negativo di un'altra coppia. Dove due immagini sono identiche, la luce non passerà attraverso le lastre, ma la luce passerà in qualsiasi punto che non combaci con le immagini; in questo modo emergono immagini nient'altro che differenze. Un esempio di questo tipo è mostrato in figura. Va notato che quasi tutte le informazioni sull'immagine originale scompaiono durante tale elaborazione. Tale screening delle informazioni rende il lavoro del nostro "computer" interno molto più economico.

Relazione tra convergenza e percezione della profondità stereoscopica

Passiamo ora alla straordinaria caratteristica della percezione stereoscopica della profondità. Esiste una relazione tra i due meccanismi sopra descritti: 1) la convergenza degli occhi, che funge da telemetro, e 2) una differenza tra le due immagini, chiamata disparità. L'angolo di convergenza è il regolatore del sistema di disparità. Quando gli occhi si concentrano su un oggetto distante, qualsiasi disparità tra le immagini significa maggiori differenze di profondità rispetto a quando gli occhi convergono per percepire oggetti vicini.

Se così non fosse, gli oggetti distanti apparirebbero più vicini tra loro in profondità rispetto agli oggetti vicini posti alla stessa distanza tra loro, perché la disparità è tanto maggiore quanto più gli oggetti sono vicini. L'azione del meccanismo di coordinamento che compensa queste relazioni geometriche è abbastanza facile da osservare se la convergenza viene violata, pur mantenendo la precedente disparità. Se fai convergere gli occhi con l'aiuto di un prisma, orientandoli all'infinito, e allo stesso tempo consideri gli oggetti vicini, allora vengono percepiti come allungati in profondità. Così possiamo vedere in azione il nostro sistema di compensazione della disparità convergente.

Un esperimento molto ingegnoso è stato recentemente condotto da Julesz nei laboratori della Bell Telephone Company. L'autore, utilizzando un computer, ha creato un paio di disegni speciali, ognuno dei quali era un insieme casuale di linee e non conteneva i contorni di oggetti o strutture familiari, ma presi insieme hanno creato una struttura con profondità. Questo sottile esperimento mostra che i meccanismi cerebrali che forniscono la percezione della profondità stereoscopica possono integrare serie di linee percepite da ciascun occhio separatamente, sintetizzare oggetti da due strutture casuali e trovare efficacemente la disparità. Questa tecnica, proposta da Julez, sarà apparentemente di grande importanza per lo studio della percezione visiva. È il primo esempio dell'uso di calcolatori elettronici nello studio del sistema visivo.

Riferimenti utilizzati: R. L. Gregory
Occhio e cervello. Psicologia della percezione visiva: L.R. Gregorio
ed. E. Pchelkina, S. Elinson.-m. 1970

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Una persona può stimare la lontananza di un oggetto, anche se guarda con un occhio. Con la visione monoculare, la distanza di vari oggetti dall'occhio, cioè la terza dimensione, deriva da vari segni: la dimensione relativa degli oggetti, la loro illuminazione e la posizione relativa. Questa caratteristica viene acquisita nella prima infanzia per riflesso condizionato.
In un esperimento, una gabbia con pulcini appena nati che hanno una visione monoculare è stata illuminata dal basso dopo che il grano è stato versato sul fondo della gabbia. Pochi giorni dopo, ai polli sono state mostrate fotografie della gabbia illuminata dal basso e hanno iniziato a beccare questi carnivori.
ki. Ciò dimostra che l'apprendimento consente di stimare la distanza e la profondità anche con la visione monoculare.
visione stereoscopica. La percezione della profondità è più perfetta con la visione binoculare. Allo stesso tempo, le immagini, le cui informazioni vengono trasmesse da entrambi gli occhi alla corteccia, non sono esattamente le stesse. Più l'oggetto è vicino agli occhi, maggiore è la differenza (disparità) tra le immagini. La visione tridimensionale, cioè stereoscopica, si basa sulla fusione di entrambe le immagini. Nell'immagine sulla retina destra, il lato destro dell'oggetto è più visibile, e sulla retina sinistra, il lato sinistro è più visibile, come se due fotografi stessero riprendendo con due fotocamere situate a breve distanza l'una dall'altra. Nel centro visivo della corteccia, entrambe le immagini si fondono, creando un effetto di profondità. visione binoculare. Si verifica a causa della stimolazione di punti non identici della retina. Gli elementi di oggetti proiettati su punti non identici e spostati sui lati temporali delle retine sono percepiti come più vicini, mentre gli elementi spostati più vicino al naso sulle retine sono percepiti come più distanti. Gli elementi che cadono su punti identici di entrambe le retine sono visibili sullo stesso aereo.
Due immagini piatte possono essere combinate visivamente usando specchi o prismi disposti in modo tale che ogni occhio veda solo una di queste immagini, e come risultato ci sarà un'impressione di percezione tridimensionale. Il dispositivo utilizzato per questo scopo è chiamato stereoscopio. Quando si considerano due immagini identiche in questo modo, l'effetto della profondità non si verifica. Lo stereoscopio è stato adattato anche per la visione di oggetti distanti, la cui percezione volumetrica è impossibile a causa della grande distanza. Nel telestereoscopio così realizzato la disparità tra i due occhi è esaltata da un sistema di specchi.
Copie contraffatte di documenti o monete contraffatte poste insieme all'originale in uno stereoscopio creano un'immagine tridimensionale, e quindi viene rilevato un falso, poiché si rivelano piccole differenze tra le due immagini.
Fusione. La visione stereoscopica è una funzione corticale acquisita attraverso l'apprendimento. Le immagini binoculari si fondono a causa dell'attività integrativa delle cellule corticali. Gli studi sui microelettrodi nella corteccia cerebrale hanno rivelato neuroni che rispondono alla stimolazione di entrambe le retine, il che indica la convergenza su questi neuroni di impulsi provenienti da entrambi gli occhi.
Sono stati accumulati più dati sperimentali sulla percezione visiva che su tutti gli altri organi di senso presi insieme. Il sistema visivo umano è il massimo

altamente organizzato dei sistemi sensoriali; non occorre essere biologi o psicologi per capirlo: è ovvio che la vista domina tutti i sensi. Pertanto, considereremo il resto dei sistemi sensoriali solo in termini di differenza da quello visivo.