3. Неоднозначные, парадоксальные и неопределенные фигуры

Неоднозначные фигуры

Поскольку существует бесконечное число возможных трехмерных форм, дающих одну и ту же проекцию на плоскость (одну и ту же картину), нет ничего удивительного, что восприятие может быть неточным и неоднозначным. Замечательно как раз то, что нас так редко беспокоит и обманывает неоднозначность оптической проекции объектов на сетчатке глаза. На обычные объекты в нормальных условиях мы смотрим обоими глазами; так как каждый глаз получает несколько иную проекцию объекта, многие глубинные формы воспринимаются однозначно. К тому же с помощью движений головы мы (сходным образом) избавляемся от неоднозначности. Однако ни тот, ни другой способ не годятся для восприятия глубины на картинах - и все же мы воспринимаем глубину на картинах в основном однозначно. Есть, впрочем, исключения. Эти исключения показывают, как реагирует мозг в тех случаях, когда не удается прийти к единственному решению.

Наиболее известный пример такого рода - каркасный куб, нарисованный без соблюдения правил перспективы (ближняя и дальняя грани куба одинакового размера); это знаменитый куб Неккера. Швейцарский кристаллограф Л. А. Неккер описал свой куб в 1832 году. С тех пор - в разных вариациях и по разным поводам - куб фигурирует в психологических работах. Ретинальное изображение такого куба получается при проекции с любой из двух разных позиций. Поэтому здесь одинаково возможны два разных ответа на один и тот же вечный вопрос перцепции: что есть этот предмет и где он находится? Один общий ответ на эти вопросы дать нельзя - не хватает информации. И мозг, не давая окончательного ответа в этой неясной ситуации, принимает поочередно каждую из двух возможных гипотез (рис. 20). Другой пример аналогичного характера - каркас полуоткрытой книги, фигура Маха (рис. 21).

Рис. 20. Куб Неккера. Это плоскостная проекция куба, видимого с очень большого расстояния. Перспектива отсутствует - разницы в размерах граней нет. При наблюдении фигура спонтанно (самопроизвольно) 'переворачивается': одна объемная проекция сменяется другой. По-видимому, в данном случае имеется не одно, а два равноправных решения перцептивной проблемы: что есть данный объект? Мозг 'пробует' каждую из этих гипотез поочередно, не останавливаясь окончательно ни на одной из них

Глубинная неоднозначность - лишь одна из форм перцептивной неоднозначности. Неясным может оказаться и то, что представляет собой объект, показанный на картине или спроецированный оптикой глаза на сетчатку. А иногда вообще непонятно, содержит ли данная картина (данное изображение) какой-нибудь объект. Так, глядя на "абстрактную" картину, мы подчас далеко не уверены в том, что художник вообще хотел изобразить какие бы то ни было предметы - пусть даже весьма условно. Впрочем, быть может, он и не хотел этого.

Рис. 21. Фигура Маха. Еще один пример самопроизвольно переворачивающейся фигуры. Она похожа на корешок книги, обращенной к вам то страницами, то обложкой

Да это и не обязательно. Даже в чернильных пятнах содержатся намеки на формы предметов. Этот факт положен в основу одного из специальных тестов исследования личности - теста Роршаха (рис. 22). Так, облака иногда похожи на лицо человека, или на корабль, или еще на что-нибудь, но разве лишь мистик и впрямь поверит в небесные портреты или флотилии.

Рис. 22. Клякса или предмет? Это один из тестов, характеризующих личность. Роршах предложил его, основываясь на том, что наш мозг стремится увидеть предметы даже в фигурах с очень нечеткой структурой. Куб Неккера дает только две альтернативы восприятия. Клякса содержит бесчисленное множество таких альтернатив, причем ни одна из них не довлеет над другими. Поэтому каждый выбирает 'объект', представляющий для него лично наибольший интерес, - в этом проявляются индивидуальные особенности восприятия и другие свойства личности

Намеренно (или случайно) можно создать картину, в которой "одно и то же" видно как два разных объекта. Наиболее известный пример такого рода показан на рис. 23, это картина американского психолога Э. Дж. Боринга. Она воспринимается то как портрет прелестной молодой девушки, то как лицо ужасной старухи, причем когда воспринимается один объект, совершенно "исчезает" другой. Девушка на картине видна в профиль; ресницы одного глаза осеняют щеку, на шее у нее - черная лента. Когда на картине "возникает" старуха, то подбородок юной леди превращается в противный громадный нос, а черная лента, окружавшая шею девы, - в узкую щель жесткого рта "старой развалины". Очень любопытно наблюдать за своими ощущениями во время альтернативного восприятия

Рис. 23. Э. Боринг. 'Неоднозначная теща'

("вывертывания") этой картины. Значение каждого элемента картины меняется столь разительно, что трудно поверить в объективную неизменность рисунка: один рисунок как будто незаметно и ловко подменяют другим.

Эта картина обычно кажется неизменной до тех пор, пока взгляд не перейдет на новую часть рассматриваемого рисунка, причем фиксация взгляда на некоторых частях рисунка как бы способствует удержанию одного изображения, а перенос фиксации на иные части - появлению другого изображения. Когда кокетливо повернутая щечка превратится в хищный нос, остальная часть лица девушки как бы тает, перетекая вслед за носом в другое лицо (почти так же, как лицо доброго доктора Джекилля исчезает, уступая место зловещей физиономии мистера Хайда)^*.

^* (Персонаж-перевертыш из повести Р. Стивенсона "Странные приключения доктора Джекилля и мистера Хайда". - Прим, перев.)

Движения глаз способствуют перевертыванию воспринимаемого изображения; на некоторых картинах фиксация взгляда на определенных частях изображения выявляет одну из альтернатив; тем не менее движения глаз не обязательны для возникновения перцептивного перехода; раньше или позже перевертывание наступает и само по себе.

Даже если последнюю картину (или куб Неккера) рассматривать совершенно неподвижным взором, изображение все же будет перевертываться, хотя и несколько реже. Таким образом, перцептивный переход происходит в мозгу без участия фактора изменения информации, поступающей от глаз (например, при движениях последних). Как мы увидим позднее, этот момент имеет немаловажное значение; он относится к числу фактов, подкрепляющих представление о восприятии как об активном процессе (точнее, сложной цепи процессов) преобразования ретинальных изображений в поисках их смысловой интерпретации. Правда, самому сделать взгляд абсолютно неподвижным невозможно: глаза совершают непроизвольные маленькие скачки от одной точки к другой и, кроме того, постоянно слегка дрожат с высокой частотой. И все же мы точно знаем, что перцептивные переходы неоднозначных фигур не зависят от движений глаз. Это подтверждается экспериментально, когда изображение долгое время остается совершенно неподвижным на сетчатке, так что при всех движениях глаз оно строго стабильно. Новые способы стабилизации ретинального образа требуют сложных оптических приспособлений, но читатель может проверить сказанное с помощью старого способа, использующего послеобраз. В этом случае понадобится только одна фотографическая лампа-вспышка.?

Методика такова. Поместите один из неоднозначных рисунков на удобном расстоянии от глаз; в затемненной комнате установите лампу-вспышку, с помощью которой будете освещать рисунок. Глядя в центр (или на какую-нибудь другую часть) рисунка, еле различаемого вами в темноте, дайте вспышку. Через несколько секунд после вспышки вы увидите яркий послеобраз рисунка, "спроецированный" вашим глазом на слабо освещенный потолок, стену или просто на чистый лист бумаги.

Вы обнаружите, что и картина, видимая в послеобразе, "перевертывается". Не вызывает сомнений, что послеобраз строго неподвижен относительно сетчатки; как бы ни двигался сам глаз, изображение остается на одном и том же участке сетчатки. Отсюда следует, что движение глаз, мерцание света (или изменение яркости освещения) и другие моменты, способствующие перцептивному изменению видимой картины, не являются обязательными для возникновения перцептивного перехода; последний может происходить спонтанно, то есть вследствие колебаний мозгового "решающего" процесса, без каких-либо внешних побудительных причин.

Но что происходит с этими спонтанными изменениями восприятия, когда имеется дополнительная сенсорная информация, сигнализирующая мозгу об истинном положении дел? Тут известно еще очень немногое, хотя некоторые эксперименты в этом направлении и были предприняты автором совместно с одним исследователем. Мы пользовались не двумерной картиной, а трехмерным объектом, причем так, чтобы сигналы о форме объекта посылались в мозг через прикосновение в то же самое время, что и через зрение.

Опыт проводился в совершенно затемненной лабораторной комнате; объектом служил куб (со стороной около 10 сантиметров), изготовленный из проволоки и окрашенный светящейся краской. Куб жестко крепился к столу за один угол; испытуемый все время ощупывал куб рукой, неотрывно глядя на него и сообщая (в диктофон), какая грань куба кажется ему более близкой. Такой же опыт с каждым испытуемым проводился без ощупывания куба. Оказалось, что все испытуемые ощущали перевертывание куба в обоих случаях - с ощупыванием и без, - но во втором случае перевертывание происходило примерно вдвое чаще. В момент перевертывания зрительное восприятие и тактильные ощущения расходятся: грани куба видны в одном порядке, но ощущаются рукой в совершенно ином. Это весьма примечательное переживание для испытуемого (рис. 24).

Рис. 24. Глубинное расположение деталей этого покрытого светящейся краской куба перцептивно неоднозначно. В темноте видно перевертывание куба в глубину, несмотря на то что он ощущается руками; таким образом разделяются 'два мира' - видимый и тактильно ощущаемый

По-видимому, зрительная интерпретация объектов (прежде всего это касается взрослого человека) осуществляется на основе главным образом зрительной информации. Другие источники сенсорной информации, например прикосновение, хотя и влияют на то, как мы видим предметы, но не определяют всего того, что мы воспринимаем зрением. У взрослого человека зрение достаточно автономно; тем не менее мы весьма склонны полагать, что при развитии - как эволюционном, так и в детском возрасте - зрение руководствуется прямыми сведениями об объектах, получаемыми через прикосновение. Необходимы широко разветвленные исследования, чтобы установить, в какой степени другие чувства могут влиять на зрение и исправлять его ошибки.

Мы упоминали два вида неоднозначности: во-первых, неоднозначность глубины на рисунках (проекциях куба) и, во-вторых, неоднозначность содержания рисунков (портрет молодой леди - старой ведьмы). Так как оба вида перцептивной неоднозначности существенно различаются, им следует дать свои названия: "глубинная неоднозначность" и "неоднозначность содержания". Перейдем теперь к планированию экспериментов для дальнейшего изучения этих феноменов, но тут необходимо учесть, что в обоих случаях потребуются совершенно разные эксперименты.

Для изучения глубинной неоднозначности, с которой мы начнем, нужен простейший аппарат; заинтересовавшийся читатель легко может изготовить его сам. Результаты опытов многообещающи, и можно рассчитывать на то, что они помогут ответить на основной вопрос: как происходит зрительное восприятие объектов? При этом следует помнить, что внезапные изменения восприятия могут происходить и в тех ситуациях, когда изображение на сетчатке глаза остается неизменным. Это позволяет, сохраняя постоянство изображения, исследовать происходящие в мозгу центральные процессы принятия решений, и особенно то, как на основе сенсорных данных избираются перцептивные гипотезы, то есть альтернативы восприятия. Именно этот вопрос мы считаем здесь основным, центральным.

Рис. 25. Прием двойной проекции

Куб Неккера лишен перспективы; его грани точно равны по размеру и по форме, тем не менее в любой данный момент одна из них воспринимается как передняя, а другая - как задняя грань куба. На рисунке куба, выполненном с соблюдением перспективы, одна (передняя) грань куба больше другой (задней). Такая разница в размерах служит сигналом глубины; мы можем предположить, что введение перспективы в рисунок помешает кубу "перевертываться", поскольку разница в размерах должна уменьшить неоднозначность фигуры. Проведя опыт и зарегистрировав число, показывающее, сколько раз в течение определенного отрезка времени (порядка нескольких минут) произошло перевертывание куба, мы установим влияние перспективы (или любого другого фактора, влияющего на неоднозначность фигуры). Из опыта видно, что перевертывание по глубине - лишь один из нескольких наблюдаемых весьма любопытных эффектов. Прочие эффекты, обнаруживаемые нами в этих экспериментах, показывают разницу между тем, как мозг обращается с картинами и как - с объектами.

Кроме исследования влияния перспективы, мы попытаемся также выявить влияние включения второго глаза, то есть влияние стереоскопически воспринимаемой глубины. Посмотрим еще, к чему приведет дополнительный фактор - движение. И наконец, сравним восприятие нескольких разных картин с непосредственным восприятием объекта, изображенного на этих картинах.

Чтобы провести эти эксперименты, необходима методика, позволяющая по-разному изображать объекты; придется давать картины с перспективой, "дозируя" последнюю от нуля до максимума; понадобятся также трехмерные картины, выполняемые с применением стереоскопической техники. Все это достаточно просто удается, если использовать тени.

Рис. 26. Этот прием можно использовать для показа увеличенных стереопроекций большой аудитории. Наблюдение ведется не в проходящем, а в отраженном от экрана свете. (Экран должен быть изготовлен из посеребренной или алюминизированной ткани, если употребляется поляризованный свет; в противном случае отраженный свет будет деполяризован и эффекта не получится.)

Воспользуемся чуть усложненной схемой теневой проекции. Теневой проектор может давать любую перспективу (в том числе и нулевую); он же может дать двойное изображение, вполне достаточное для стереоскопического восприятия. Сам аппарат весьма прост. Это маленький "точечный" источник света, отбрасывающий тень предмета на матовый экран; в качестве предмета можно взять, к примеру, каркасный куб. Глаз увидит на экране плоское изображение предмета. Оно будет иметь перспективу, выраженную тем сильнее, чем меньше расстояние между источником света и объектом; перспектива здесь будет зависеть только от расстояния. Если бы оно было бесконечно большим, перспективы не было бы совсем. Вместо того чтобы брать очень большие расстояния, используем большое параболическое зеркало: оно позволит нам сделать пучок падающих на экран лучей света параллельным. Источник света при этом поместим в фокусе параболического зеркала, а объект - в любой точке оси от центра зеркала к центру экрана; объекту можно даже придать постоянное вращение - и тогда у нас будет непрерывно меняющееся изображение.

Чтобы получить стереоизображение нашего предмета, добавим еще один "точечный" источник света. Оба источника поместим рядом так, чтобы расстояние между осями объектов было примерно равно расстоянию между глазами человека (около 60 миллиметров). Это позволит дать на экран две плоские проекции объекта- по одной для каждого глаза наблюдателя. Обе они будут различаться между собой точно так же, как различаются в норме ретинальные изображения обычного объекта в обоих глазах наблюдателя. Таким образом, мы получим правильно спроецированную пару картин - стереопару изображений объекта (рис. 25). Осталось лишь устроить так, чтобы правый глаз получил свою картинку, а левый - свою. Каждую картинку следует сделать видимой только для одного глаза. Это достигается с помощью фильтров - поляроидных либо цветных. Пусть теперь наблюдатель смотрит на экран сквозь очки, в которых правое стекло красное, а левое зеленое; тогда каждый глаз получит "свою" проекцию объекта. В мозгу обе "проекции" сольются и возникнет стереоскопический образ объекта. Наблюдатель воспримет этот образ как трехмерную пространственную фигуру. Прием двойной проекции, позволяющий нам работать обоими глазами и получать при этом стереоэффект, особенно важен при изучении незнакомых предметов.

Рис. 27. Можно скомбинировать проекцию из пары источников (здесь показан только один) для получения стереоизображения с отражением от параболического зеркала - для устранения перспективы. Тогда образ предмета будет объемным, но не перспективным. Такой образ, невозможный в реальной жизни, исключительно полезен для целей нашего эксперимента

Сравним теперь то, что получается, когда мы рассматриваем предмет непосредственно, с тем, что мы видим, воспринимая его на картине, при каждом из четырех видов проекции. Несмотря на то что перспективу можно в принципе менять плавно, мы будем пользоваться только двумя ее вариантами: а) перспектива при малом расстоянии между источником света и объектом и б) нулевая перспектива - при проекции объекта из оптической бесконечности. Для сравнения возьмем только два предмета: каркасный куб и усеченную пирамиду.

Куб воспринимается как куб.

Рис. 28. Наблюдатель смотрит одним глазом. Восприятие объекта

В глазу изображение дальней грани меньше по размеру, но при этом она не выглядит уменьшенной. Все углы имеют вид прямых (хотя в ретинальном изображении на дне глаза они не являются таковыми, потому что ретинальное изображение есть перспективная проекция предмета). Когда куб переворачивается в глубину, подобно тому как это происходит с кубом Неккера, он уже больше не выглядит как куб. Та грань, что кажется более удаленной, выглядит сильно увеличенной, а грань, воспринимаемая впереди, кажется уменьшенной. Воспринимается не куб, а усеченная пирамида. Это изменение видимой формы предмета происходит каждый раз совершенно внезапно и одинаково у всех наблюдателей.

Что видит наблюдатель

Изображение куба, точно выполненное в перспективной проекции на плоскости листа, выглядит искаженным: одна грань меньше другой, противоположной. Меньшая грань кажется дальней гранью куба, но в то же время видно, что она находится в плоскости листа на том же расстоянии от наблюдателя, что и большая (передняя) грань.

Рис. 29. Наблюдатель смотрит одним глазом. Монокулярная перспектива. Восприятие картины

Глубина здесь парадоксальна: видимая фигура представляет собой и объемный куб, и плоское изображение. При перцептивном перевертывании фигура не меняет формы в отличие от куба, наблюдаемого в натуре.

Что видит наблюдатель

Каркасный куб заменен усеченной пирамидой, которая обращена к глазу наблюдателя меньшей по размеру гранью. При этом мы выбрали такое расстояние, что на ретине глаза изображение объективно меньшей грани имеет точно ту же величину, что и изображение объективно большей грани.

Рис. 30. Наблюдатель смотрит одним глазом. Рис. 31. Наблюдатель смотрит одним глазом. Монокулярная нулевая перспектива. Восприятие объекта

(Объект устанавливают так: находят то положение и расстояние, при которых ближняя грань точно закрывает дальнюю; затем слегка его поворачивают, чтобы дальняя грань была видна.) Объект не выглядит как куб.

Дальняя грань кажется больше ближней.

Что видит наблюдатель

При перцептивном перевертывании большей кажется та грань, которая воспринимается как дальняя. Таким образом, объект все время выглядит как усеченная пирамида, но большей кажется то одна, то другая грань - та, которая выглядит в данный момент более удаленной.

Рис. 31. Наблюдатель смотрит одним глазом. Восприятие картины

На картине куб Неккера. Перспектива не дана: размеры "ближней" и "дальней" граней куба одинаковы. Они и воспринимаются как одинаковые при обоих вариантах перцептивного перевертывания фигуры.

Что видит наблюдатель

(Обратите внимание, однако, на последующие замечания о важности фактуры плоского диета.) Глубина здесь парадоксальна.

Рис. 32. Наблюдатель смотрит двумя глазами. Стереоперспектива. Восприятие объекта

Каркасный куб воспринимается как куб. Все ребра одинаковой длины, все углы прямые, несмотря на то что в ретинальном изображении каждого глаза дальняя грань куба отражена меньшей по размеру, чем ближняя грань. Перцептивное перевертывание куба случается редко, но оно, безусловно, может происходить. "Вывернутый наизнанку" куб кажется не вполне реальным, искаженным, форма его нарушается подобно тому, как это происходит при наблюдении одним глазом; в частности, грань, которая кажется дальней, выглядит, сильно увеличенной.

Что видит наблюдатель

Картина кажется совершенно объемной, нарисованный объект выглядит удивительно реальным - до того, что трудно отличить его от такого же, но "настоящего" каркасного куба, наблюдаемого в натуре.

Рис. 33. Наблюдатель смотрит двумя глазами. Стереоперспектива. Восприятие картины

Видимый куб не имеет искажения формы. Иногда (редко) он перевертывается - и тогда стереокартина выглядит искаженной точно так же, как в случае перцептивного перевертывания реального каркасного куба.

Что видит наблюдатель

Усеченная пирамида выглядит именно как усеченная пирамида: ближняя грань меньше дальней, как это и есть в действительности, хотя и та, и другая грани дают в обоих глазах одинаковые по величине изображения.

Рис. 34. Наблюдатель смотрит двумя глазами. Стереонулевая перспектива. Восприятие объекта

При перцептивном перевертывании (что случается редко) грань, кажущаяся более удаленной, выглядит увеличенной.

Что видит наблюдатель

Физически ближняя и дальняя грани куба изображены в плоскости листа одинаковыми по размеру, но выглядят они различно: грань, которая воспринимается как дальняя, кажется увеличенной. Увеличенной она кажется и при перцептивном перевертывании (что случается редко), но при этом вся объемная фигура принимает странный, как бы нереальный вид.

Рис. 35. Наблюдатель смотрит двумя глазами. Стереонулевая перспектива. Восприятие картины

Что видит наблюдатель

Таблица, в которую сводятся основные наблюдения, позволяет увидеть, что происходит с каждой из четырех проекций в тех случаях, когда фигура воспринимается правильно, и в тех случаях, когда она вывернута по глубине наизнанку.

Что говорят о восприятии проведенные нами опыты? Многое, и в том числе то, что зрительное восприятие картин очень отличается от зрительного восприятия обычных, "нормальных" объектов. А это значит, что картины не являются нормальными предметами для глаз, они представляют совершенно особый случай восприятия. И поскольку большинство экспериментов по восприятию проводилось с помощью картин, следует очень осторожно оценивать результаты таких экспериментов, особенно что касается перенесения выводов, сделанных в экспериментах с картинами, на восприятие нормальных объектов.

Условия, в которых происходит (да) либо не происходит (нет) искажение

^* (Под "искажением" мы понимаем тот случай, когда фигура не выглядит похожей на куб. Под "парадоксальностью" мы подразумеваем тот случай, когда на глубинное расположение деталей фигуры влияет фон: фигура как бы лежит в плоскости фона и в то же время в квазиглубинном пространстве монокулярного зрения. (Этот парадокс глубины фигуры не имеет места ни при прямом наблюдении предметов, ни при стереовосприятии картин.))

Наши опыты показали также, что картины могут быть удивительно мало пригодны для опознания даже знакомых предметов.