- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Часть 1. Основные положения психофизики
- •Часть 2. Факты, закономерности и результаты исследований восприятия
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 17
- •Часть 2. Факты, закономерности и результаты исследований восприятия
- •Часть 1. Основные положения психофизики
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •4. Фурье-анализ зрительного восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •X. Шиффман анализ пространственной частоты1
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Часть 2. Факты, закономерности и результаты
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17, Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17, Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •X. Шиффман
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •X. Шиффман восприятие времени1
- •Тема 17, Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •X. Шиффман
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •X. Шиффман перцептивная установка1
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17.Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
- •Тема 18
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •Тема 18. Экспериментальные исследования мышления
- •109004, Г. Москва, Пестовский пер., 12, стр. 1
- •113191 Г. Москва, 4-й Рощинский проезд, д. 9 а
Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия
Аналогично возрасту действует на контрастную чувствительность к высоким пространственным частотам и движение — оно ее понижает. Иными словами, при стимулировании движущимся раздражителем, образованным высокими пространственными "частотами, восприятие мелких деталей ухудшается1. Обсудим практические последствия этого явления для такого вида деятельности, как управление транспортным средством. Хотя способность видеть другие легковые автомобили и грузовики (низкие пространственные частоты) при движении в потоке машин остается неизменной, способность различать надписи на дорожных указателях, а также растущие вдоль дороги деревья и кусты (высокие пространственные частоты) понижается. Как правило, подобные изменения остроты зрения не фиксируются ни с помощью <...> таблицы Снеллена, <...> ни с помощью таблицы, которая помогла установить, что у детей способность к распознаванию большинства пространственных частот выражена слабее, чем у взрослых2.
Исследования, выполненные Гинсбургом, показывают, что острота зрения людей, чья профессия предъявляет к ней повышенные требования, например острота зрения летчиков, измеренная традиционными методами, вполне может оказаться нормальной или средней, однако если оценить ее, учитывая и контрастную чувствительность, обнаруживаются весьма существенные индивидуальные различия3. Автор нашел, что некоторые летчики демонстрируют большую контрастную чувствительность в случае низких пространственных частот, чем их коллеги, острота зрения которых по итогам теста Снеллена, в ходе которого предъявляется высокочастотный стимул ьный материал, была признана более высокой4. Подобная ярко выраженная избирательная чувствительность может проявляться в улучшении восприятия объектов при плохой видимости, например в тумане, или объектов, находящихся на большом рас-
1 См.: Long G.M., Homolka J.L. Contrast sensitivity during horizontal visual pursuit: dynamic sensitivity functions // Perception. 1992. 21. P. 753-764; Long G.M., Kearns D.F. Visibility of text and icon highway signs under dynamic viewing conditions // Human Factors. 1996. 38. P. 690-701.
2 См.: Dobson V., Teller D.Y. Visual acuity in human infants: A review and comparison of behavioral and electrpohysical studies // Vision Research 1978. 18. P. 1469-1483; GwiazdaJ., Brill S., Held R. New metods for testing infant vision // The Sigbtsaving Review. 1979. 49. P. 61-69; Norcia A.M., Tyier C.W, Spatial frequency sweep VEP: Visual acuity during the first year of life // Vision Eesearch. 1985. 25. P. 1399-1408.
3 См.: Oinsburg A.P. Spatial filtering and vision: Implications for normal and abnormal vision // Ь.Ргоеша, J.Enoch, A.Jampolski (Eds.). Clinical applications of psychophysics. N. Y.: Cambridge University Press, 1981; Ginsburg A.P. Spatial filtering and visual form perception // K.R.Boff, L.Kaufman, J.P.Thomas (Eds.). Handbook of perception and human performance. Vol. II: Cognitive processes and performance. N. Y.: John Wiley, 1986.
4 См.: Ginsburg A.P, Spatial filtering and vision: Implications for normal and abnormal vision // L. Proenza, J. Enoch, A. Jampolski (Eds.). Clinical applications of psychophysics. N. Y.: Cambridge University Press, 1981.
Шиффман X. Анализ пространственной частоты
107
стоянии. На основании результатов тестирования по Снеллену Гинсбург предположил, что от 10 до 15% населения имеет хорошую остроту зрения, но плохую чувствительность к низким и средним пространственным
частотам1.
Роль анализа пространственной частоты
в зрительном восприятии
Какую роль в изучении зрительного восприятия играет анализ пространственной частоты? Прежде всего он является простым и надежным способом описания и обобщения структурных деталей различных визуальных объектов, а именно: высокие пространственные частоты кодируют информацию о деталях, обладающих наиболее тонкой текстурой, а низкие пространственные частоты — информацию о структурах, образованных паттернами крупных элементов. С его помощью можно также описать и общие принципы работы визуальной системы, связанной с анализом, сопоставлением и интеграцией активности огромного количества рецепторов и соотнесением этой активности со специфическим признаком физического раздражителя. Кроме того, мы убедились, что описание визуального раздражителя в терминах его пространственных частот полезно для оценки остроты зрения и более информативно, чем оценка последней с помощью традиционной таблицы Снеллена. Анализ пространственной частоты не просто выявляет, какие именно количественные и дескриптивные характеристики может использовать зрительная система для кодирования сложной визуальной информации, подлежащей дальнейшей обработке, но играет в зрении более существенную роль.
1 См.: GimburgA.P. Spatial filtering and visual form perception // K.R.Boff, L.Kaufman, J.P.Thomas (Eds.). Handbook of perception and human performance. Vol. II: Cognitive processes and performance. N. Y.: John Wiley, 1986; Ginsburg A.P., Cannon M.W., Evans D.W., Owsley C, Mulvaney P. Large sample norms for contrast sesitivity // American Journal of Optometry and Physiological Optics. 1984. 61. P. 80-84.
А.Д. Логвиненко
ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ ВСЕЙ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ЦЕЛОМ1
Основное внимание <...> мы уделим анализу методов и результатов эмпирического построения полной передаточной функции, поскольку это составляет центральную задачу данной главы.
Многообразие методов идентификации линейных систем2 обусловило и многообразие психофизических методов идентификации полной передаточной функции. В силу ряда причин в психофизике зрения наибольшее распространение получили частотные методы, в частности, один из вариантов метода гармонического стимула, заключающегося с точки зрения психолога в построении изоконтрастных кривых. Это связано с тем, что для идентификации линейной и инвариантной системы методом гармонического стимула, вообще говоря, не обязательно иметь функцию светлоты тестового гармонического стимула. <...> Для такой системы образ гармонического стимула также будет гармоническим и для идентификации системы достаточно знать его амплитуду и фазу. Принимая во внимание необычайную трудоемкость процедуры построения функции светлоты для трехмерного стимула l{х', х2, t), легко понять не только привлекательность метода гармонического стимула для психологов, но и то, почему идентификации подвергалась не вся трехмерная передаточная функция зрительной системы в целом: H(f, f, w), а лишь ее одномерные или двумерные сечения.
Первые попытки эмпирического построения передаточной функции зрительной системы человека были предприняты более полувека назад (кстати сказать, задолго до появления математической теории идентификации систем как таковой). С помощью порогового варианта метода
1 Фурье-анализ зрительного восприятия / Под ред. А.Д.Логвиненко. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. С. 33-38.
- См.: Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М., 1975.
Логвиненко А,Д. Передаточная функция всей зрительной системы в целом 109
изоконтрастных кривых определялась временная передаточная функция Н (0,0,w)1. Четверть века назад этим же методом была построена одномерная пространственная —Н (f1, 0, 0) передаточная функция2. Пространственно-временную —Н (f1, 0, w) передаточную функцию впервые построил также этим методом Дональд Келли3.
Метод изоконтрастных кривых
Простоты ради и следуя сложившейся традиции изложение этого метода будем вести для одномерного случая, например, для идентификации пространственной передаточной функции Н (f, 0, 0). Не изменяющиеся аргументы в дальнейшем будем, как правило, опускать, т.е. писатьH(f) вместоH(f, 0, 0) илиl(х) вместоl(x') l(x2) l(i) u l(x,t) вместоl (х1, t) 1 (хх).
Важной характеристикой любого метода идентификации является выбор тестовых стимулов. Для метода изоконтрастных кривых такими стимулами являются вертикальные синусоидальные решетки, яркостные функции которых имеют следующий вид (рис. 1):
Синусоидальная решетка (1) вполне определяется тремя числами: ее средней яркостью (lо), контрастом(т) и пространственной частотой(f). Контраст решетки, так называемый контраст Майкельсона, связан с наиболее(lтах) и наименее(lmin) яркими участками решетки следующим соотношением:
Пространственная частота есть величина, обратная периоду D (рис.1) решетки, т.е.f = D~'. Поскольку для проксимального стимула пространственные координаты измеряются в угловых единицах (градусах или минутах), то размерность пространственной частоты, следовательно,угл. град.-1 или угл. мин.-1. (Отметим попутно, что временные частоты измеряются в герцах —Гц). <...>
1 См.: Ives H.E. A theory of intermittent vision // J. Opt. Soo. Am. and Rev. Sci. Instr. 1922. 6. P. 343-361; De Lange. Experiments on flicker and some calculations on an electrical analogue of the foveal systems // Physics. 1952. 18. P. 935-950.
2 См.: Schade O.H. Optical and photoelectric analog of the eye //' J. Opt. Soc. Am. 1956. 46. P. 721-739.
3 См.: Kelly D.H. Frequency doubling in visual responses // J. Opt. Soc. Am. 1966. 56. P. 1628-1633.
110 Тема
17. Экспериментальные
исследования восприятия
Рис. 1. Яркостная функция для синусоидальной решетки
В основе метода изоконтрастных кривых лежат следующие рассуждения. Передаточная функция зрительной системы показывает, насколько система изменяет контраст синусоидальной решетки. Поэтому ее определение сводится к вычислению отношения субъективного контраста решетки к контрасту физической решетки как функции пространственной частоты. При этом можно поступать двояким способом. Либо зафиксировать контраст физической решетки (т.е., предъявлять синусоидальные решетки с разной пространственной частотой, имеющие одинаковый контраст) и измерять субъективный контраст как функцию пространственной частоты; либо, задавшись некоторым определенным уровнем субъективного контраста, экспериментально определить для каждой пространственной частоты тот физический контраст, при котором решетка имеет заданную величину субъективного контраста. Полученная в результате кривая, показывающая, какую величину физического контраста на той или иной пространственной частоте необходимо взять для того, чтобы субъективный контраст был одним и тем же на любой пространственной частоте, называется изоконтрастной кривой. Изоконтрастная кривая есть функция, обратная к передаточной функции (с некоторым коэффициентом пропорциональности).
Непременным условием применимости метода изоконтрастных кривых для построения передаточной функции зрительной системы является следующее соотношение;
т (f3) – т0 (f3)-m(f)- m0 (f), (3)
где т (f3) — фиксированный контраст эталонной решетки с постоянной пространственной частотой f3; m (f) — контраст решетки с переменной пространственной частотой /, подобранный таким образом, что субъективные контрасты обеих решеток равны; m0 (f3), m0 (f) — пороговые контрасты эталонной и переменной решеток соответственно.
Это равенство означает, что любая изоконтрастная кривая должна получаться из пороговой кривой сдвигом вдоль оси ординат на величи-
Логвиненко А.Д. Передаточная функция всей зрительной системы в целом 111
ну, пропорциональную контрасту стандартной решетки. Именно такое соотношение между пороговыми и изоконтрастными кривыми было получено экспериментально1. Однако этот автор помимо эталонной решетки с частотой 5 угл. град, использовал всего лишь две переменные решетки 1,67 и 15 угл. град.-1. Ясно, что три точки слишком мало для того, чтобы судить о выполнении условия (3). Более того, ряд исследователей указывают на то, что форма изоконтрастной кривой изменяется с изменением контраста эталонной решетки2. Так, по данным некоторых авторов, изоконтрастные кривые становятся практически горизонтальными линиями для эталонных решеток с контрастом, близким к единице3. Поэтому изоконтрастные кривые могут служить средством построения передаточной функции зрительной системы лишь при условии малости контраста эталонной решетки. Только в этом случае можно надеяться на выполнение равенства (3).
Наименьший доступный испытуемому контраст эталонной решетки — это ее пороговый контраст. В некотором смысле кривую пороговых контрастов можно рассматривать как разновидность изоконтрастной кривой. Действительно, согласно существующим ныне представлениям о механизме обнаружения <...> испытуемый в пороговой ситуации отвечает реакцией «да», если субъективный контраст решетки превышает некоторый фиксированный уровень , называемый критерием испытуемого. Существуют некоторые косвенные свидетельства в пользу того, что критерий е не зависит от частоты решетки4. Если это так, то кривая пороговых контрастов — это изоконтрастная кривая, соответствующая субъективному контрасту, равному критерию испытуемого.
Величина, обратная пороговому контрасту, называется контрастной чувствительностью. Зависимость контрастной чувствительности от пространственной частоты синусоидальной решетки будем называть функцией контрастной чувствительности. Таким образом, мы приходим к выводу, что функция контрастной чувствительности совпадает с передаточной функцией зрительной системы с точностью до некоторого постоянного множителя. В дальнейшем разновидность метода, связанного с построением функции контрастной чувствительности, будем называть пороговым методом идентификации передаточной функции.
1 См.: Kulikowshi J.J. Effective contrast constancy linearity of contrast sensation // Vision Research. 1976. 16. P. 1419-1431.
2 См.: Watanabe A., Mori Т., Nagata S., Hiwatashi K. Spatial sine-wave responses of the human visual system // Vision Research. 1968. 8. P, 1245-1264; Blakemore C„ Campbell F.W, On the existence of neurones in the human visual system selectively sesitive to the orientation and size of retinal images /'/ J. Physiol. 1969. 205. P. 237-260.
3 См.: Georgeson MA., Sullivan G.D. Contrast constancy: deblurring in human vision by spatial frequence channels // J. Physiol. 1975. 252. P. 627-656.
4 См.: Sachs M., Nachmias J., Robson J.G. Spatial-frequency channels in human vision // J. Opt. Soc. Am. 1971. 61. P. 1176-1186.
112