98 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

синусоидальные волны ее простых компонентов, называемые компонен­тами Фурье, Этот прием основан на теореме Фурье, математическом принципе, сформулированном в начале XIX в, французским физиком и математиком Жаном Батистом Фурье (1768—1830). Коротко ее суть можно сформулировать следующим образом: любой сложный паттерн, состоящий из простых повторяющихся элементов, может быть представ­лен рядом простых синусоидальных волн. Как сказано выше, ряд Фурье позволяет проанализировать любой паттерн, или зрительный образ, не­зависимо от степени сложности как совокупность синусоидальных волн его/ее компонентов.

Точно так же возможно и обратное действие — суммирование си­нусоидальных волн компонентов для получения сложного паттерна. Этот рекомбинационный процесс называется синтезом Фурье. Пример синте­за Фурье, представленный на рис. 1, Г, показывает, как следует объе­динить синусоидальные волны f, 3f, 5f и 7f, чтобы образовался паттерн, распределение интенсивностей, или профиль светимости, которого при­ближается к квадратурной волне f + 3f + 5f + 7f. Обратите внимание на то, что сходство этого распределения с распределением, представленным на рис. 1, В, возрастает по мере того, как надлежащим образом прибав­ляются более высокие частоты (например, 9f, 11f, 13f).

Детекторы пространственной частоты. Предположим, что зритель­ная система выполняет анализ пространственной частоты сложного объекта. Скорее всего, этот объект, разложенный и проанализированный так, как описано выше, будет содержать участки с высокой и с низкой пространственной частотой и с высокой и низкой контрастностью. Чет­ко просматриваемым, текетурированным участкам зрительного образа будут соответствовать высокие пространственные частоты (с многочис­ленными изменениями светимости), а участкам, содержащим более гру­бые, крупные и менее детализированные элементы, — низкие простран­ственные частоты (с немногочисленными изменениями светимости). Как мы скоро узнаем, есть доказательства существования в зрительной сис­теме детекторов пространственной частоты — специализированных кле­ток, или каналов, «настроенных» на определенные изменения светимос­ти. Иными словами, в зрительной системе есть некие нейронные едини­цы, максимально чувствительные к определенным пространственным частотам. Следовательно, исходя из данных об анализе пространственной частоты можно сказать, что наше восприятие любого сложного визуаль­ного образа является результатом анализа и синтеза зрительной систе­мой образующих его пространственных частот. А это значит, что мозг реконструирует зрительный образ объекта, интегрируя информацию о разных пространственных частотах, получаемую по разным каналам, стимулируемым его компонентами.

Шиффман X. Анализ пространственной частоты

99

Функция контрастной чувствительности

Как отмечалось выше, характерными особенностями любого паттер­на являются его пространственная частота (т.е. число вариаций интен­сивности или светимости) и контраст (различие в интенсивностях между элементами паттерна). Существует определенная связь между простран­ственной частотой и контрастом: при одном и том же контрасте некото­рые пространственные частоты воспринимаются более четко, нежели дру­гие. То, что одни пространственные частоты можно отличить от других при меньшем контрасте, свидетельствует о разной чувствительности ви­зуальной системы к разным пространственным частотам. Это становится очевидным при рассмотрении паттернов пространственной частоты, име­ющих разную светимость (рис. 2).

На экране представлен неоднородный паттерн синусоидальных ре­шеток, пространственная частота которых возрастает слева направо, а контраст — сверху вниз. Чтобы различить частоты, расположенные в правой части экрана, нужна большая контрастность, чем для того, что­бы различить частоты в левой части, т.е. порог восприятия этих частот

Рис. 2. Паттерн, содержащий синусоидальные решетки, прост­ранственная частота которых увеличивается слева направо, а конт­раст — сверху вниз. Большинство людей лучше всего видят простран­ственные частоты в центре. Из-за недостатков полиграфии этот рису­нок, на котором плохо видны или вовсе отсутствуют некоторые дета­ли паттерна, может служить лишь приблизительной иллюстрацией

100