Неопределенные фигуры

Итак, мы пришли к заключению, что картины не слишком хорошо отображают структуру трехмерных предметов, если работает монокулярное, а не стереоскопическое зрение.

До сих пор мы рассматривали прямо и в разных проекциях только один предмет - каркасный куб. Это удобно при изучении грубых искажений, так как у простой правильной фигуры легче оценить неравенство разных частей и таким образом сразу узнать, искажена ли она и как именно. Но что произойдет, если взять не правильную фигуру, подобную кубу, а какую-нибудь незнакомую, да еще и случайной формы, например ветку дерева? Она может иметь в натуре различную форму; что перед нами часть дерева, мы, конечно, узнаем, но ведь точная структура каждого дерева неповторима, так что заранее мы не можем ни знать, ни угадать форму данной ветки.

Нам следует выбрать методику для проведения опытов по исследованию точности восприятия различных проецируемых изображений случайных и незнакомых объектов. Как провести такие опыты? Надо, по-видимому, попытаться каким-то образом отобразить структуру объекта, предусмотрев в то же время способ выявления ошибок восприятия, позволяющий точно описать эти ошибки. Такой метод существует.

Мы выдвинули предположение о том, что "правильно видеть" - значит выбирать такие перцептивные гипотезы, которые не только удовлетворяют сиюминутным фактам, но и дают предсказание о будущих событиях. Описывая восприятие как процесс выбора "гипотез об объектах", мы не заимствуем легкомысленно понятие "гипотеза" из языка научных исследований. Любая научная гипотеза лишь тогда имеет силу, когда она способна предсказывать будущие события. То же самое должно быть верно относительно перцептивных гипотез; именно их предсказательная сила дает возможность организмам побеждать врагов и природу. Предсказания позволяют планировать действие до того, как настанет время действовать.

Именно предсказательную способность гипотез об объектах мы сможем использовать для проверки правильности этих гипотез. Если они окажутся не в состоянии предсказать этапы правильно чередующегося ряда событий, значит, основная гипотеза ошибочна, причем ошибка будет именно в том звене, которое даст ложное предсказание. Поэтому мы сможем использовать успех или ошибочность предсказания как признак пригодности или непригодности перцептивной гипотезы.

Но как реализовать эту идею? Можем ли мы создать достаточно простую ситуацию, позволяющую нам обнаруживать ошибки перцептивных предсказаний?

Рассмотрим только один определенный тип перцептивных ошибок. Возьмем случай плоскостной проекции - двумерную картинку. Пусть ее удастся интерпретировать (увидеть) правильно - как изображение структуры трехмерного объекта; позволит ли это предсказать проекцию, которая будет получена с новой точки наблюдения? При таком подходе мы получаем прямое указание на способ, с помощью которого сможем исследовать предсказательную силу гипотез об объектах. Если новая проекция объекта удивит нас, значит, предшествующая гипотеза об объекте была ошибочной.

Нельзя допускать, чтобы между двумя опытами - начальным и последующим - прошло значительное время, иначе искажения в запоминании могут оказаться ответственными за неожиданный вид объекта при рассматривании его с новой позиции. Перерыва между обоими опытами нужно избегать еще и для того, чтобы любая неожиданность, любое непредвиденное различие между восприятиями объекта в первом и втором опытах были совершенно ясны наблюдателю.

Поэтому начнем с проекции трехмерного объекта и применим нашу методику теневой проекции. Но только будем постоянно вращать объект. Так мы получим непрерывно изменяющуюся, но периодически повторяющуюся проекцию объекта.

Если восприятие объекта на основе проецируемого изображения окажется верным, то при всех изменениях проекции мы должны видеть один и тот же объект. Если же форма объекта, воспринимаемая по его проекциям, меняется, значит, восприятие ошибочно, по крайней мере по некоторым из проекций.

Укрепим наш объект (каркасный куб, "ветвь дерева", решетку, подобную скелету кристалла, или просто изогнутый кусок проволоки) отвесно на продолжении вала маленького мотора с надежно регулируемой скоростью вращения. Придадим объекту медленное вращение. Установим проектор так, чтобы теневая проекция объекта была четко видна на экране. Будем наблюдать меняющуюся теневую проекцию объекта. Что при этом произойдет?

Самый интересный (даже странный) эффект получится, если объект будет не известной наблюдателю формы (скажем, изогнутый кусок проволоки). В течение некоторого времени мы, вероятно, будем видеть просто некую вращающуюся форму, все элементы которой поворачиваются с одинаковой скоростью и в одном направлении. Воспринимаемый объект похож на подлинный: виден жесткий, изогнутый "проволочный" предмет, медленно поворачивающийся вокруг оси. Но внезапно он невероятным образом изменится: его части обретут собственное независимое "существование". Некоторые из них начнут вращаться быстрее, другие - медленнее; углы станут меняться, отдельные отрезки изображения уподобятся медленно извивающимся конечностям; перед нами окажется уже не жесткая мертвая форма, а ожившая структура, полная собственного внутреннего движения (рис. 44).

Рис. 44

Видя, что согнутая под углом часть проволоки извивается, вместо того чтобы вращаться при неизменном угле сгиба, как положено элементу жесткого предмета, мы узнаем, что восприятие ошибочно - проецируемое изображение интерпретировано неверно. Только в тех случаях, когда объект-гипотеза соответствует подлинному объекту, зрение правильно отображает объект как неизменную, но вращающуюся структуру. Стереозрение дает именно такой эффект - форма незнакомого предмета не меняется при его вращении. Рис. 45, если рассматривать его через цветные очки, позволяет кое-что узнать об этом эффекте.

Рис. 45

Возьмем каркасный куб; его геометрия проста и форма нам хорошо знакома; при вращении он все время воспринимается - даже одним глазом - как объект неизменной формы, несмотря на то что и в этом случае глаз получает только плоскую проекцию (рис. 46). В то же время куб будет самопроизвольно "перевертываться" в глубину и с каждым перевертыванием видимое направление вращения куба будет меняться на противоположное. Это и понятно - для однозначного восприятия глубины не хватает сенсорной информации (плоская проекция куба здесь не более информативна, чем в том случае, когда куб Неккера нарисован на бумаге); что же касается видимого направления вращения, то оно неразрывно связано с доминирующей в данный момент гипотезой о глубинном расположении граней куба и потому меняется с изменением этой гипотезы. Такие неоднозначности устраняются стереозрением (рис. 47).

Рис. 46

Выясним теперь, что произойдет, если мы уберем некоторые части куба, оставив, например, только одну грань и несколько ребер либо только часть одной грани и т. д. Если нам удастся узнать, какую часть объекта нужно сохранить, чтобы объект воспринимался устойчиво (то есть чтобы при изменении проекции сохранялась видимая форма), мы сможем установить хотя бы некоторые основные элементы объект-гипотезы, а это значит, что мы определим часть блоков, из которых строится восприятие. Ниже следуют некоторые результаты, полученные буквально во всех испытаниях взрослыми наблюдателями (для которых куб - привычная фигура, процедура опыта достаточно обыкновенна и т. д.).

Рис. 47

Куб, лишенный двух ребер (рис. 48 и 49), все еще выглядит как устойчивый прочный объект, имеющий форму куба. Ясно, что в этом случае избираемая объект-гипотеза соответствует именно кубу. Добавление стереозрения дает небольшой эффект: главным образом остановку перевертываний в глубину и устранение связанных с ними изменений воспринимаемого направления вращения.

Рис. 48

Две противолежащие грани, соединенные одним ребром (рис. 50 и 51), воспринимаются весьма любопытным образом: оба квадрата остаются квадратами, но лежащими не в параллельных плоскостях. Каждый квадрат вращается в свою сторону; неподвижной остается только точка - в той вершине ребра, к которой "подвешен" каждый квадрат; иногда оба квадрата вращаются в одном направлении, иногда - в противоположных. В отдельных случаях наблюдателю кажется, что оба квадрата повернуты к нему и скользят один относительно другого. Фактически все это время фигура вращается как целое. Ясно, что перцептивная гипотеза, соответствующая кубу, уже отклонена.

Рис. 49

Включение стереозрения в этом случае устраняет перечисленные ошибки восприятия; виден один неменяющийся, вращающийся объект - два параллельных квадрата, соединенные отрезком прямой и воспринимаемые как часть куба.

Рис. 50

Одна грань и одно ребро (рис. 52 и 53) выглядят как практически самостоятельные части картины; грань остается квадратной, но ребро редко воспринимается под прямым углом к этому вращающемуся квадрату, оно ведет "самостоятельное существование". Очевидно, гипотеза о кубе совсем отставлена и вместо нее взята гипотеза о квадрате (вращающемся). Ребро, фактически соединенное с этим квадратом, явно не включено в данную гипотезу, поскольку его видимое движение никак не связано с видимым движением квадрата. Из этого следует, что никакого допущения об угле (фактически прямом) между ребром и квадратом вообще нет в гипотезе.

Рис. 51

Включение стереозрения приводит к четко воспринимаемой связи ребра с квадратом, так что теперь они видны как один вращающийся жесткий объект.

Рис. 52

Часть грани (рис. 54 и 55). Удалим часть последней грани, оставив только один правый угол квадрата. Теперь утрачивается и перцептивная гипотеза квадрата. Возникают две новые перцептивные объект-гипотезы, совершенно разные и сменяющие друг друга попеременно, с внезапными и систематическими переходами, обусловленными вращением фигуры, причем фактически ни одна из этих гипотез не верна. Когда плоскость объекта приближается к нормали по отношению к экрану, перестает восприниматься вращение; вместо этого кажется, будто лучи угла сходятся и расходятся наподобие лезвий ножниц; лишь сойдясь почти вплотную, "ножницы" внезапно начинают вращаться, причем видимый угол между лучами воспринимается неизменным и притом значительно меньшим, чем истинный (примерно 30 градусов вместо 90).

Рис. 53

Включение стереозрения снимает обе ложные перцептивные гипотезы; фигура видна правильно, форма угла и скорость его вращения воспринимаются как постоянные. Такой результат несколько неожидан; дело в том, что прямые углы, хотя и служат, по-видимому, основой для шкалы субъективной оценки размеров, не являются основой для построения объект-гипотез (насколько позволяет судить об этом данная методика).

Рис. 54

Мы пока только пробуем установить характерные особенности перцептивных гипотез об объектах, пользуясь свойственной этим гипотезам силой предсказания как показателем тех "блоков", из которых состоят гипотезы. Хотелось бы подробнее узнать о том, какие стадии развития проходят эти гипотезы в период "детства", какие особенности гипотез зависят от культуры, какие "блоки" отбираются и, главное, каким образом осуществляется отбор и "сборка" блоков и как этот процесс переходит в восприятие. Быть может, приведенное выше краткое описание нескольких опытов, проделанных с помощью одной только методики, окажется достаточным, чтобы показать всю удивительную силу простого методического приема, которым мы располагаем для изучения основной проблемы зрительного восприятия: способов формирования предположений, гипотез, необходимых разумному глазу для того, чтобы воспринять мир предметов на основе всего лишь мимолетных, текучих оптических паттернов.

Рис. 55

Включение в опыт второго глаза приводит к тому, что почти все вращающиеся объекты воспринимаются без внутренних пертурбаций формы образа. Добавочная стереоинформация о глубине, как правило, оказывается достаточной для верного решения проблемы восприятия пространственных отношений. Тем не менее мы знаем, что натуральный куб иногда воспринимается перевернутым - и не только при стереопроекции, но и при прямом наблюдении куба двумя глазами. Точно так же фигуры, имеющие явно выраженные, но неоднозначные признаки глубины (например, сходящиеся в перспективе прямые), при стереопроекции могут оказаться воспринятыми неправильно. Иногда полагают, что стереоинформация решает все вопросы восприятия трехмерной структуры, но это неверно. Выраженная перспектива продолжает доминировать и над стерео-зрением, а "переворачивание" фигур в глубину (если эти фигуры неоднозначны по глубине) может иметь место даже при участии стереозрения.

Сознание отвергает стереоскопическое ощущение глубины, когда возникающее на стереооснове восприятие слишком противоречит привычному. Яркий пример тому - восприятие изображений вывернутой наизнанку головы, например внутренней поверхности отливочной формы или гипсовой маски. Сознание отвергает такие вывернутые наизнанку формы: воспринимается нормальная выпуклая голова, обычное лицо, хотя стереозрение дает то, что соответствует истинной форме реальных вещей. По-видимому, несмотря на отсутствие многозначности в сигналах о глубине, поступающих от стереозрения, они все же не принимаются как окончательные при восприятии Структур. Стереозрение позволяет разрешить неоднозначности и неопределенности лишь при наблюдении незнакомых фигур, в отношении которых нет заранее подготовленных перцептивных гипотез; против гипотез, степень вероятности которых очень высока, свидетельство стереозрения не принимается.

Важно отметить, что объект-гипотеза не включает информации об определенном расстоянии, специальной ориентации, движении или размерах наблюдаемого объекта. (Последнее верно, за исключением особых случаев, к которым относится, например, Луна: она видна всегда и всем, кроме, правда, космонавтов, под одним и тем же углом.) Главное наше положение состоит в том, что именно для получения этих параметров используются различные сигналы о глубине, включая стереоинформацию, причем используются зрительные данные текущего отрезка времени, поскольку они не содержатся "внутри" хранимой в памяти перцептивной гипотезы. И в тех случаях, когда сиюминутные сенсорные данные несовместимы с прочно укоренившейся гипотезой, эти данные могут оказаться отвергнутыми. Такова сила "перцептивного предрассудка" по отношению к сенсорным "фактам". И все же предпочтение, отдаваемое накопленным ранее сведениям, может оказаться фактором, повышающим надежность восприятия, поскольку текущая информация нередко оказывается менее полной и точной, чем та, что запечатлена в прошлом опыте. На это и намекает старая шутка, популярная в среде ученых: "Не лезь ко мне с фактами, от них может пострадать моя теория". И в науке и в вое- приятии такая стратегия может быть хороша для начала, ибо первые данные часто бывают не очень определенными и первые факты интерпретируются нередко неверно.

В особенности интересно то, что плоские проекции (включая ретинальные изображения) принимаются нами в качестве производных от реального объекта, несмотря на то что фактически конкретная объект-гипотеза неточна. Например, глядя на дерево, мы видим конкретный объект - дерево, хотя и не можем точно сказать, как распределены его ветви в пространстве (рис. 56). Структура объекта не представлена в мозге детально, и все же объект классифицируется правильно: дерево. Плоской проекции достаточно, чтобы выбрать объект-гипотезу (дерево) и даже определить вид, к которому принадлежит это дерево, но структура данного конкретного дерева не включена в состав общей перцептивной гипотезы. Чтобы классифицировать дерево, стереозрение нам не потребуется, но зато оно окажется чрезвычайно полезным для того, чтобы благополучно взобраться на это дерево (рис. 57). Нам порой кажется, будто мы видим объект или картину очень детально и пространственно точно, но такое ощущение нередко оказывается очень далеким от истины, поскольку оно может возникнуть на основе весьма противоречивых допущений.

Рис. 56

Точность восприятия пространственных отношений между объектами или частями объекта часто необходима, особенно в инженерном деле, где очень важно уметь пространственно точно отображать структуру на рисунках и чертежах. Мы знаем уже, что стереозрение может сильно помочь в таких случаях, в особенности когда детали структуры не содержатся в рамках конкретной объект-гипотезы. Так почему бы нам не включить стереозрение в рассматривание картин? Почему бы не начать рисовать в трех измерениях? Эту возможность мы подробно обсудим позднее. А пока рассмотрим еще один вид перцептивных ошибок, возникающих при восприятии отдельных картин и предметов: ошибки искажения формы. Такой поворот темы приводит нас к некоторым, весьма запутанным проблемам; поэтому нам придется потратить немного времени на изучение вопроса о том, почему в определенных ситуациях - нередко знакомых и к тому же на первый взгляд простых - зрительные восприятия искажаются.

Рис. 57