Дж. Гибсон. Основные термины, используемые в экологической оптике

Дж. Гибсон. Основные термины, используемые в экологической оптике
Добавлено
14.03.2009 (Правка 14.03.2009)

В отличие от физического мира окружающий мир животных состоит из среды, веществ и поверхностей, которые отделяют вещества от среды.

Средой для животных, обитающих на суше, является воздух. Воздух невеществен, поэтому он не препятствует локомоции. Локомоция управляется информацией, которая имеется в среде.

Информация обеспечивается в первую очередь освещенностью, а также звуковыми полями и полями запахов. В соответствии с этой терминологией информация не передается, а просто имеется в наличии.

Освещенность представляет собой то установившееся состояние многократно отраженной лучистой энергии, благодаря которому свет объемлет каждую точку среды.

Вещества бывают твердыми и жидкими. Они различаются по составу и по-разному сопротивляются изменениям. Разные вещества предоставляют различные возможности. Вещества, как правило, непрозрачны, то есть они отражают и поглощают свет, но не пропускают его.

Поверхность вещества обладает характерной текстурой, отражательной способностью и компоновкой. Благодаря тому, что объемлющий свет в любой точке среды структурирован светом, отраженным от поверхностей, характеристики поверхностей оказываются заданными.

Поверхности, вещества и среда проявляют как постоянство, так и изменчивость, оставаясь постоянными в одних аспектах и изменяясь в других. Изменения — это события окружающего мира. Животным необходимо воспринимать, что остается постоянным, а что изменяется. Поверхность уходит в небытие, когда образующее ее вещество испаряется или разрушается; поверхность выходит из небытия, когда составляющее ее вещество конденсируется или кристаллизуется.

Термин компоновка означает устойчивое расположение поверхностей относительно друг друга и относительно земли, различные компоновки предоставляют животным различные возможности. Восприятие компоновки заменяет то, что в традиционной терминологии принято называть восприятием глубины или пространства.

Земля — основная устойчивая поверхность окружающего мира. Это опорная поверхность, почва, земля, простирающаяся вплоть до горизонта. В нормальных условиях она всегда чем-то загромождена.

Термин загромождение относится к объектам и поверхностям окружающего мира, которые заслоняют отдельные части земли, и расчленяет место обитания на полуукрытия. Полуукрытия обеспечивают перспективный вид.

Изолированный объект представляет собой вещество, поверхность которого топологически замкнута. Изолированный объект можно перемещать. Животные — это изолированные объекты.

Прикрепленный объект — это вещество, поверхность которого замкнута не полностью и является непрерывным продолжением другой поверхности, обычно земли. Прикрепленный объект нельзя сместить, не нарушив его поверхности.

Выступ представляет собой соединение двух поверхностей, которые образуют выпуклый двугранный угол.

Уступ — это соединение двух поверхностей, которые образуют вогнутый двугранный угол.

Заслоняющий край — это край, взятый относительно точки наблюдения. Он одновременно разделяет и связывает скрытую и открытую поверхности, разграничивает и объединяет их. Точно так же заслоняющий край соотносится с дальней и ближней сторонами объекта. Когда в среде движется точка наблюдения или передвигается объект, спрятанное и неспрятанное меняются местами, дальняя сторона становится ближней, и наоборот. Этому правилу подчиняются не только плоские поверхности и прямые заслоняющие края, но и изогнутые поверхности и касательные заслоняющие края.

Точка наблюдения — это позиция, которую животное может занимать в среде. Неподвижной она бывает только в пределе. Движущаяся точка наблюдения образует путь наблюдения. Различные наблюдатели могут воспринимать окружение, двигаясь по одному и тому же пути наблюдения. Точку наблюдения как понятие экологической оптики не следует путать с узловой точкой картины при изучении искусственной перспективы.

Заслонение — один из трех основных способов ухода из вида. Поверхность может уйти из виду у заслоняющего края, на большом расстоянии или в темноте. В каждом из этих трех случаев появление на виду представляет собой нечто обратное уходу из вида. Тем самым появление на виду отличается от выхода из небытия, который не является чем-то обратным по отношению к уходу в небытие. Любые смещения и повороты тела наблюдателя или объекта вызывают изменение заслонения. Существуют два вида заслонения: самозаслонение и наложение.

Уход из виду у заслоняющего края задается постепенным уменьшением структуры у одной из сторон контура в оптическом строе. Появление на виду у заслоняющего края задается постепенным увеличением структуры у одной из сторон контура. Уход из виду в темноте задается уменьшением освещенности до предела.

Оптический строй в движущейся точке наблюдения подвергается возмущениям по причине того, что мы называем изменяющейся «перспективой» или изменяющимися «параллаксами», которые никогда детально не анализировались. Тем не менее есть основания предполагать, что за этими изменениями лежат глубинные инварианты строя: отношения, градиенты, разрывы и другие соотношения в объемлющем свете, которые существуют благодаря постоянным деталям окружающего мира. Структура строя возмущается также движением и деформациями частей окружающего мира и движением солнца по небу, но предполагается, что за этими изменениями тоже лежат глубинные инварианты.

Остановленный оптический строй в фиксированной точке наблюдения имеет более простую и понятную структуру. Ее можно описать с помощью плотно упакованных и встроенных Друг в друга зрительных телесных углов. Наибольшим из них является полусферический угол всего объемлющего строя. Образующая каждого телесного угла опирается на грань, фасетку или апертуру компоновки, проецирующейся в данную точку. Хотя такое описание оптической структуры предпочтительнее ее описания на языке лучей и их пучков, оно все же не позволяет справиться с таким фактом, как затемненность, Прозрачность или цвет поверхности. Однако оно позволяет подчеркнуть, что в каждой фиксированной точке наблюдения окружающего мира может быть только один-единственный оптический строй и что двух идентичных оптических строев не бывает.

Возмущение структуры — общий термин, охватывающий все разновидности изменений в оптическом строе. Различные возмущения задают различные события. Заимствованный из механики термин движение неприменим при описании оптического строя, равно как не годится и термин преобразование, взятый из геометрии, поскольку он не позволяет учесть приращения и потери структуры.

Во время движений головы наблюдатель извлекает последовательные, частично накладывающиеся друг на друга выборки из объемлющего оптического строя. При поворотах головы ее поле зрения представляет собой скользящую выборку из строя, причем у ведущего края структура добавляется, а у ведомого — теряется. Поле зрения головы состоит из совмещенных полей зрения двух глаз. Площадь одновременного частичного наложения двух полей зрения различна у различных животных — наибольшая она у человека, наименьшая у лошади, однако последовательное частичное наложение присуще всем животным. Должен отметить, что физиологическая оптика переоценивает значение одновременной диспаратности частично налагающихся друг на друга бинокулярных полей. Обратите внимание, что вместо принятого в физиологической оптике понятия сетчаточного изображения мы используем понятие выборки из объемлющего строя.

Сканирование поля зрения — движение глаз, в результате которого объекты, находящиеся в поле зрения, один за другим оказываются в фовеа. Исследовательский процесс сканирования поля не нужно путать с исследовательским процессом осуществления выборки из объемлющего строя. У некоторых животных глаза лишены фовеа, поэтому сканирование оказывается невозможным.

Зрительную систему следует отличать от зрительного чувства, от модальности зрительного опыта и от канала для зрительных чувственных данных. Зрительная система является иерархией органов и функций. В нее входят: сетчатка вместе с ее нейронами; глаз с его мышцами и приспособительными реакциями; пара подвижных глаз на голове; голова, которая с помощью шеи поворачивается на плечах; тело, которое передвигается в ареале обитания. Не следует думать, что необходимые для зрения нервы, проводящие пути и центры мозга,— это то место, где «сидит» зрение.

Концепция инвариантов в экологической оптике

Теория одновременного осознания пространства и изменчивости побуждает к тому, чтобы допустить существование глубинных инвариантов, скрывающихся за изменением оптического строя. Было высказано предположение о том, что существует четыре вида инвариантов: инварианты изменения освещения; инварианты изменения точки наблюдения; инварианты частичного наложения выборок; инварианты локальных возмущений структуры.

Дело существенно упростилось бы, если бы все эти виды изменений в оптическом строе можно было трактовать как преобразования в том смысле, который придается этому термину в проективной геометрии и топологии, то есть как отображения. Инварианты таких преобразований хорошо изучены. Более того, такие преобразования формы, как ее перенос, поворот, зеркальное отражение, увеличение, уменьшение или перспективное искажение, легко поддаются визуализации, и мы можем представить себе самые различные деформации формы. Но, к сожалению, не все эти изменения можно трактовать как проективное или топологическое взаимно-однозначное отображение (см. с. 144—168). Рассмотрим эти четыре вида инвариантов.

1. Инварианты оптической структуры при изменении освещения. Солнечный свет, лунный свет и свет от искусственных источников различаются по цвету, его интенсивность может колебаться, а направление, откуда падает свет, может изменяться. Таким образом, могут изменяться величина освещения, его направление и спектральный состав. Соответственно будут изменяться и некоторые свойства любого оптического строя в среде. Для восприятия поверхностей, их относительного расположения и их относительной отражательной способности должны существовать инварианты. Они пока еще неизвестны, но нет никаких сомнений в том, что они связаны с отношениями интенсивностей и цветовыми отношениями между различными частями строя (см. с. 107—143).

2. Инварианты оптической структуры при изменении точки наблюдения. Заметьте, что глаза человека-наблюдателя относительно друг друга занимают различные точки наблюдения, но при этом инварианты так называемой диспаратности аналогичны инвариантам изменений, вызванных смещением головы. Изменение и различие тесно связаны друг с другом. Некоторые изменения в оптическом строе представляют собой преобразование его встроенных форм. Но самые важные изменения в оптическом строе — это приобретение и утрата формы, то есть приращение и уменьшение структуры, происходящие при заслонении поверхностей. Однако за преобразованиями скрываются пропорции и перекрестные соотношения, так же как за добавлением и изъятием лежат экстраполяции, интерполяции, градиенты и отношения горизонта. Короче говоря, динамика строя не разрушает структуры, скрывающейся за этой динамикой (см. с. 107—143, 144—168).

3. Инварианты осуществления выборки из объемлющего оптического строя. То, что я называю рассматриванием, включает обратимый процесс скольжения поля зрения вперед и назад по всему строю, непрерывно сопровождающийся последовательным частичным наложением. По всей вероятности, в такой скользящей выборке есть общая структура, и ее можно рассматривать как инвариант (см. с. 169—189, 289—316).

4. Локальные инварианты объемлющего строя при локальных возмущениях его структуры. Кроме движения солнца, передвижения наблюдателя и движения его головы существуют еще и локальные события. К ним относятся не только смещение и вращение жестких изолированных объектов, но и деформация резиновых поверхностей. Локальными, в сущности, являются все виды событий — качение мяча и рябь на поверхности воды, рост ребенка и появление улыбки на его лице. Каждое из таких событий порождает особое возмущение оптической структуры. Но когда смотришь на поверхность, будь то мяч, вода или человеческое лицо, кажется, что она продолжает оставаться сама собой. Это происходит благодаря определенным невозмущениям оптической структуры (см. с. 144—168).

Эти четыре вида инвариантов — оптические. Инварианты, конечно, существуют также и в потоках акустической, механической и, возможно, химической стимуляции, и может оказаться, что они тесно связаны с оптическими инвариантами. Я предоставлю возможность читателю самостоятельно подумать над этими проблемами. Изучение инвариантов только-только начинается.

Теория извлечения инвариантов зрительной системой приходит на смену теориям «константности» в восприятии, то есть объяснениям того, как наблюдатель может воспринимать подлинный цвет, величину, форму, движение и направление объектов, несмотря на значительные флуктуации чувственных впечатлений, на которых якобы основано восприятие. После открытия инвариантов в теориях константности нет никакой необходимости. Впрочем, читатель может обратиться к недавно вышедшему обзору, в котором утверждается, что обнаружение инвариантов — это всего лишь еще одна теория перцептивной константности [1].

После того как стало ясно, в чем заключается экологический подход к восприятию, эти термины и понятия надлежит пересмотреть. Хочется надеяться, что новые термины не будут сковывать свободную мысль, как зачастую сковывали ее старые термины.

Литература

1. Epstein W. 1977. Stability and constancy in visual perception. New York. Wiley.




Описание Гибсон Дж. Экологический подход к зрительному восприятию. М.: Прогресс, 1988. С. 430—436.
Рейтинг
0/5 на основе 0 голосов. Медианный рейтинг 0.
Просмотры 3027 просмотров. В среднем 1 просмотров в день.
Похожие статьи