Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 3. Функция контрастной чувствительности Кривая отражает связь порога светового контраста и чувствительности зри­тельной системы к разным воспринимаемым ею пространственным часто­там. На левой ординате отложены значения порогов восприятия контрас­та, соответствующие различению каждой частоты, на правой — значения, обратные световым порогам. Средние пространственные частоты видны при меньшем световом контрасте, чем низкие или высокие. Следовательно, зрительная система обладает наибольшей чувствительностью к средним пространственным частотам, равным примерно 3 цикла/градус (вывод сде­лан на основании определенного изученного интервала частот)¹

выше, а чувствительность зрительной системы к ним — ниже. Иными словами, чем меньший контраст нужен для того, чтобы простран­ственные частоты были видимыми, тем выше чувствительность зритель­ной системы к этим частотам.

Рассмотрим зависимость пороговых уровней контраста и простран­ственной частоты, характеризующую чувствительность зрительной систе­мы к тому интервалу пространственных частот, для которого определена эта зависимость. Связь между пространственной частотой и пороговыми уровнями контраста называется функцией контрастной чувствительнос­ти. Зависимость контрастной чувствительности от пространственной час­тоты, определенная по данным рис. 2, представлена на рис. 3 в виде функ­ции контрастной чувствительности.

Для паттернов с низкими пространственными частотами (т.е. обра­зованных крупными или лишенными деталей участками) порог контраст-

¹ См.: Howard LP. Human visual orientation. N. Y.: Wiley, 1982.

Шиффман X. Анализ пространственной частоты

101

ной чувствительности высок (левая ордината) и чувствительность отно­сительно низка (правая ордината). Это значит, что для различения пат­терна нужен большой контраст. По мере увеличения пространственной частоты (продвижение по экрану рис. 2 слева направо) световой порог, необходимый для различения паттерна, понижается и повышается чув­ствительность. Однако для паттернов с очень высокими простран­ственными частотами (они приблизительно представлены в правой части экрана рис. 2) величины световых порогов возрастают и чувствительность понижается.

На рис. 3 представлена зависимость физического контраста, необ­ходимого для различения решетки, от пространственной частоты визу­ального паттерна (или от изменений его интенсивности). Из этого рисун­ка следует, что число изменений интенсивности — для превращения паттерна решетки в видимый — должно соответствовать пространствен­ной частоте, и эти изменения проявляются наиболее отчетливо в тех слу­чаях, когда они происходят при средних значениях пространственных частот (максимальное число изменений интенсивности соответствует про­странственной частоте, равной 3 цикла/град., что согласуется с данны­ми рис. 2). Когда перемены в интенсивности происходят слишком часто (т.е. когда пространственная частота очень велика) или слишком редко (т.е. когда пространственная частота слишком мала), чувствительность к изменениям понижается. Следовательно, зрительная система менее чувствительна к очень низким и очень высоким пространственным час­тотам, чем к средним.

Одна из причин повышенного интереса к пространственной часто­те связана с тем, что, как уже отмечалось нами, любой визуальный об­раз может быть представлен сложным набором паттернов, каждый из которых имеет свою собственную пространственную частоту. Неструкту­рированные участки визуального образа имеют низкую пространствен­ную частоту, а элементы и участки, содержащие мелкие детали, — высокую. Следовательно, можно сказать, что, в известном смысле, на определенном уровне зрительной системы выполняется Фурье-преобра­зование пространственных частот, содержащихся в визуальном стимуле, т.е. определяются компоненты Фурье его паттерна. Если такой анализ будет выполнен, визуальная система получит информацию об индиви­дуальных синусоидальных компонентах (о компонентах Фурье) сложно­го паттерна. Иными словами, в зрительной системе могут быть дискрет­ные, независимые нейроны (или каналы), каждый из которых «настро­ен» на определенный, но ограниченный интервал пространственных частот, чувствительность к которому у него максимальна. Один из спо­собов доказательства независимости каналов, обрабатывающих информа­цию о пространственной частоте, включает использование селективной адаптации.

102