2. Зрительная система. Зрительное восприятие

«Что значит «видеть»? … Видеть – это узнавать при осмотре что и где находится… Аристотель считал так же» ([6], стр. 19).

Для человека зрение является доминантной сенсорной системой. На биологическом уровне это подтверждается тем, что в обработке визуальной информации участвует примерно половина коры головного мозга. Именно на зрение приходится по разным оценкам от 80% до 90% всей информации о внешнем мире. В этой главе рассказывается о физическом раздражителе – свете – и описываются некоторые анатомические особенности, структурные механизмы и функциональные свойства глаза, а также как зрительная система трансформирует световую энергию в нейронную активность. Наконец, описываются пути, по которым визуальная информация поступает в центральные отделы зрительной системы, где и происходит формирование зрительного образа: распознавание объекта («что?») и определение его локализации с помощью константного экрана внешнего зрительного поля («где?»).

2.1. Физический раздражитель

Физическим раздражителем для зрительной системы является свет. Свет – это форма излучения электромагнитной энергии. Физические свойства света являются следствием двух его особенностей: 1) свет – это волновое явление, т.е. характеризуется длиной волны; 2) свет – это энергия, которая выделяется в виде непрерывного потока отдельных частиц – фотонов, т.е. характеризуется количеством энергии или интенсивностью. С этими двумя физическими характеристиками и связаны разные психологические явления зрительного восприятия (см. табл. 2.1 и 2.2). Видимый диапазон электромагнитного спектра находится в переделах 380–760 нм.

Таблица 2.1
Соответствие физических характеристик света и психологических явлений зрения
Физическая характеристика света			Психологическое явление
Длина волны			Цвет. Цветовой тон (оттенок)
Интенсивность			Яркость света. Светлота цвета
	Таблица 2.2
	Яркость, обеспечиваемая типичными визуальными сигналами (динамический диапазон зрения по яркости)
	Визуальный сигнал	Значение яркости, кд/м2		Зрительное явление
	Абсолютный верхний порог (болевой)	3,2*1010		Ослепление
	Поверхность солнца в полдень	3,2*109
		3,2*108
		3,2*107		Цветное зрение
	Вольфрамовая фольга	3,2*106
		3,2*105
	Белая бумага на солнце	3,2*104
		3,2*103
		320
	Комфортное чтение	32
		3,2
		0,32		Бесцветное зрение
	Белая бумага при свете луны	3,2*10-2
		3,2*10-3
	Белая бумага при свете звезды	3,2*10-4
		3,2*10-5
	Абсолютный нижний порог	3,2*10-6

Основные фотометрические величины, характеризующие свойства света, которые имеют непосредственное отношение к зрительной системе: сила света, световой поток, освещенность и яркость. Поток световой энергии измеряется в люменах. Определить световой поток в 1 лм невозможно, не обращаясь к светящимся телам, и основной мерой света долгое время была «свеча», которая считалась единицей силы света. Настоящие свечи уже более века не используются в качестве меры света, так как с 1862 стала применяться специальная масляная лампа, а с 1877 – лампа, в которой сжигался пентан. В 1899 в качестве единицы силы ответа была принята «международная свеча», которая воспроизводилась с помощью поверяемых электрических ламп накаливания. В 1979 была принята несколько отличающаяся от нее международная единица, названная канделой (кд). Кандела равна силе света в данном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частоты 540×1012 Гц (λ = 555 нм), энергетическая сила светового излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Чтобы дать определение люмена, рассмотрим точечный источник с силой света 1 кд во всех направлениях. Такой источник испускает полный световой поток, равный 4π лм. Если источник с силой света 1 кд освещает обращенную к нему небольшую пластинку, находящуюся на расстоянии 1 м, то освещенность поверхности этой пластинки равна 1 лм/м², или 1 люксу.

Протяженный источник света или освещенный предмет характеризуется определенной яркостью (фотометрической яркостью). Если сила света, испускаемого 1 м² такой поверхности в данном направлении, равна 1 кд, то ее яркость в этом направлении равна 1 кд/м² (заметим, что яркость большинства тел и источников света в разных направлениях неодинакова).