2. Восприятие глубины

Восприятие мира происходит в трех измерениях. Наше восприятие мира с помощью зрения отражает такие свойства предметов, как высота, ширина и глубина. Наиболее сложным является восприятие глубины. Оно опирается на монокулярные и бинокулярные признаки глубины.

В основе бинокулярного восприятия глубины лежит феномен бинокулярного параллакса – различия проекционных отображений объекта на сетчатке левого и правого глаза, возникающие вследствие различий в пространственном положении двух глаз. Объединение в один целостный объемный образ изображений, получаемых разными глазами, называется фузией.

Мерой бинокулярного параллакса для данной точки пространства служит разность углов, под которыми она видна правому и левому глазу. Эта мера называется диспаратностью. Роль диспаратности в восприятии глубины доказывается экспериментами, в которых этот параметр изменяется с помощью специального устройства – стереоскопа. Первый стереоскоп сконструировал в 1838 году английский физик Ч. Уинстон. Стереоскоп позволяет предъявлять каждому глазу независимо друг от друга несколько различные изображения одного и того же объекта – стереопары. При этом наблюдатель видит единый трехмерный объект. Когда стереопары идентичны, воспринимается всего лишь плоская картина. Если поменять местами правую и левую части стереопары, то передние части объекта отодвигаются назад, а задние выступают вперед. Прибор, позволяющий предъявлять правому глазу то, что видит левый и наоборот, называется псевдоскопом.

Когда диспаратность невелика, объект воспринимается как плоский. Минимальная величина диспаратности, приводящая к восприятию объемности, характеризует стереоскопическую остроту зрения. Она приблизительно равна 15” (угловым секундам). Вплоть до значений 15’–30’ (угловых минут) воспринимается единый объемный объект. Эта область значений диспаратности называется зоной П. Панума, по имени определившего ее в 1853 году немецкого физиолога. При больших значениях диспарантности фузия становится невозможной и возникает своеобразное явление – бинокулярное соревнование, выражающееся в восприятии то одного, то другого изображения или их частей.

В качестве второго бинокулярного механизма восприятия глубины рассматриваются вергентные движения глаз. Считается, что конвергенция регулирует механизм диспаратности. Когда наблюдатель фиксирует удаленный предмет, диспаратность означает большие различия в глубине, как в тех случаях, когда глаз конвергирует для восприятия близких объектов. Если бы при этом не учитывался угол конвергенции (сведения глаз), то далекие объекты казались бы ближе друг к другу, чем близкие предметы, расположенные на том же расстоянии.

Влияние вергентных движений глаз на оценку глубины по величине диспаратности можно выявить с помощью зеркального стереоскопа, позволяющего изменить конверегенцию при сохранении диспаратности. С помощью зеркального стереоскопа, конструкция которой такова, что для рассмотрения близких объектов надо дивергировать (развести) глаза, ориентировав их в бесконечность, объекты воспринимаются увеличенными и вытянутыми в глубину. Следовательно, та же степень диспратности оценивается как признак больших различий по глубине.

Таким образом, существует единый вергентно–диспарационной механизм оценки глубины.

К монокулярным признакам глубины относятся все признаки удаленности, которые можно использовать при монокулярном зрении. Монокулярные признаки удаленности обычно недооцениваются. Между тем, бинокулярное зрение обеспечивает точное восприятие расстояния лишь на удалении до нескольких десятков метров. На расстоянии 500 метров ошибка может составлять 100 метров, поэтому монокулярные признаки глубины являются важными. К ним относятся следующие признаки.

1. Монокулярный параллакс движения. Заключается в том, что при боковых движениях наблюдателя угловая скорость противоположных по направлению смещений предметов в его зрительном поле обратно пропорциональна их удаленности (чем дальше, тем ниже эта скорость). При этом, когда фиксируется объект, находящийся на среднем расстоянии, то более далекие объекты движутся в направлении движения наблюдателя (например, круговое движение ландшафта, наблюдаемое из окна поезда).

2. Перекрытие имеет место, когда один объект закрывает другой так, что остается видимой часть закрываемого объекта. Перекрывающий объект воспринимается ближе, чем перекрываемый.

3. Различие в угловых размерах близких и далеких объектов. Более далекие предметы воспринимаются под меньшим углом, а более близкие – под большим углом. Б. Эпштейн предъявлял своим испытуемым в темноте при монокулярных условиях подделки американских монет. Расстояние предъявления было постоянным, а величина монет могла меняться в несколько раз. Результаты показали, что удвоение размеров монеты приводило к уменьшению видимой удаленности в два раза.

4. Градиент величин и плоскости. Возникает при восприятии поверхности земли, покрытой например, травой на лугу или бороздами на пашне. Расстояние до предметов определяется местом, в котором они соприкасаются с наклонной поверхностью.

5. Относительная высота положения объекта в поле зрения. В нормальных условиях далекие объекты расположены выше, чем близкие.

6. Различия в цвете, яркости по отношению к фону, в степени выраженности контуров и деталей внутри объектов, обусловленные воздушной перспективой. Воздушная перспектива заключается в том, что из–за наличия тумана, пыли, дыма и тому подобного указанные характеристики более далеких предметов оказываются менее выраженными, чем близких.

7. Распределение света и тени. Этот признак полностью не изучен. Установлена закономерность – наблюдатель неизменно предполагает, что источник света находится в верхней части поверхности, и отбрасываемые выпуклыми деталями рельефы тени закрывают нижние стороны объекта.