Экспериментальное изучение константности размера. Эксперимент А. Холвэя и Э. Боринга

Считается, что впервые константность восприятия была научно изучена в 1889 г. ученым Мартиусом, исследовавшим константность размера объекта. Однако явление константности было описано еще в период открытия законов физиологической оптики. Уже тогда ученые обратили внимание на факт, что изменение величины изображения на сетчатке глаза и воспринимаемая величина объекта, находящегося на разных расстояниях от наблюдателя, не соответствуют друг другу. Со временем это несоответствие привело к тому, что явление константности стало использоваться учеными при решении гносеологического вопроса об адекватности субъективного отражения объективных свойств предметов[1].

Проблема константности размера состоит в том, что при изменении расстояния между наблюдателем и объектом размер сетчаточного изображения согласно законам геометрической оптики изменяется, однако при обычных условиях видения эти изменения остаются практически не замеченными наблюдателем. На рис. 7.3 показано, что если объект передвинуть из положения 1 в положение 2, то его ретинальное изображение уменьшится хЬх и а2Ь2) но если испытуемого спросить, изменился ли размер объекта, то он ответит отрицательно. Об этом несоответствии и вели речь философы на протяжении всего периода развития научной мысли.

Изменение размера сетчаточного изображения в зависимости от расстояния между наблюдателем и объектом

Рис. 73. Изменение размера сетчаточного изображения в зависимости от расстояния между наблюдателем и объектом

В психологической науке стоит вопрос: за счет каких механизмов осуществляется компенсация в сознании наблюдателя уменьшающегося ретинального изображения? Как первый эксперимент, так и первое научное объяснение явления константности было предложено в психологии XIX в. И для объяснения причины несоответствия ретинального изображения образу восприятия в сознании в то время исследователи обращались и к врожденным, и к приобретенным механизмам, и в основном к мышечному чувству, сопровождающему движения глаз. Гельмгольц переносит рассмотрение данного явления из физиологического в психологический план, считая константность результатом процесса бессознательных умозаключений, основанных на опыте наблюдателя. В работах психологов XIX в. были заложены основы современного понимания константности восприятия.

Традиционно в науке считалось, что человек воспринимает размер объекта, основываясь на ретинальном изображении, т.е. на проксимальной стимуляции. Такое положение получило название закона зрительного угла, открытие которого приписывается древнегреческому математику Евклиду. Согласно этому закону, воспринимаемый размер объекта прямо пропорционален размеру ретинального изображения. Зрительный угол (на рис. 7.3 угол а и угол р) определяет размер ретинального изображения, поэтому в науке ретинальное изображение измеряется в градусах. Если объект маленького размера, то его ретинальное изображение тоже маленькое, и зрительная система, анализируя зрительный угол, делает вывод о размере объекта. На рис. 7.3 показано, как происходит изменение воспринимаемого размера объекта в зависимости от изменения расстояния. Если человек, вынося суждение, руководствуется только изменением зрительного угла вследствие изменения расстояния, тогда речь идет об отсутствии константности, аконстантпости. Если по мере увеличения расстояния воспринимаемый размер объекта остается неизменным, тогда речь идет о так называемой полной константности. Если же по мере увеличения расстояния воспринимаемый размер ни остается неизменным, ни уменьшается, а увеличивается, тогда речь идет о сверхконстантности. Закон зрительного угла выполняется только в том случае, когда речь не идет о константности размера, а когда имеются как минимум два объекта разного размера па одном расстоянии и наблюдатель выносит суждение об их величине. Однако же, когда речь идет об одинаковых но размеру объектах, но на разном расстоянии, закон зрительного угла не объясняет, почему ретинальное изображение перестает играть роль в определении размера, так как если бы наблюдатель руководствовался только зрительным углом, то, глядя на объекты АХВХ и Л2В2 на рис. 7.3, он сказал бы, что АХВХ больше, чем А2В2. Следовательно, в случае константности размера зрительная система руководствуется еще другими параметрами, кроме зрительного угла.

Эксперимент, иллюстрирующий данный вывод, был проведен американскими учеными Альфредом Холвэем и Эдвином Борингом в 1941 г. Еще в 1889 г. Маргиус, работавший в лаборатории у В. Вундта, предлагал испытуемым сравнить палочки, подвешенные на разных расстояниях, и отметил, что независимо от расстояния образ восприятия объекта остается неизменным, несмотря на то, что изображения, проецируемые на сетчатку, не соответствуют друг другу. Мартиус сделал вывод, что отношение видимых величин на разных расстояниях зависит от удаленности объектов[2]. Холвэй и Боринг также предположили, что, оценивая размер объекта, зрительная система учитывает кроме зрительного угла еще и расстояние D до этого объекта, т.е. кроме проксимальной стимуляции зрительная система анализирует еще и дистальный стимул. Поэтому Холвэй и Боринг организовали свой эксперимент таким образом, чтобы посмотреть, будет ли сохраняться константность размера в условиях, где извлекать информацию об удаленности объекта будет трудно.

Авторы помещали испытуемого на пересечении двух перпендикулярных коридоров таким образом, что он мог видеть оба коридора (рис. 7.4). В одном коридоре устанавливали освещенный диск сравнения, размер которого наблюдатель мог регулировать. В другом коридоре на разном расстояния от наблюдателя последовательно предъявлялись по одному тестовые диски, величина которых была подобрана таким образом, что их проекция на сетчатке занимала Г (на рис. 7.4. оси проекции показаны пунктирными линиями). Таким образом, физические размеры дисков сравнения увеличивались пропорционально их удаленности от наблюдателя так,

что величина их ретинальных изображений независимо от этого расстояния оставалась постоянной. Задача испытуемого — в каждой серии подобрать размер тестового диска, чтобы он субъективно был равен размеру диска сравнения.

Схема эксперимента Холвэя и Боринга

Рис. 7.4. Схема эксперимента Холвэя и Боринга:

а — тестовая установка; б — вид сверху в плоскости

Эксперимент проводился в четыре серии. В первой серии испытуемого не ограничивали и он использовал все возможности своего бинокулярного зрения. Вторая серия эксперимента подразумевала уже использование только монокулярного зрения. В третьей серии испытуемому предлагалось смотреть на диски через «искусственный зрачок», исключающий источники информации, способствующие восприятию удаленности. И в четвертой серии устранялись практически все признаки удаленности за счет редуцирования свечения дисков и их отражения от стен и дверей коридора (диски оборачивались черной тканью).

Холвэй и Боринг предположили, что эксперимент будет иметь три возможных исхода (рис. 7.5, а). Первый исход — это полная константность, при которой произойдет компенсация изменения сетчаточной проекции вследствие увеличения расстояния, т.е. воспринимаемый размер останется неизменным, несмотря на удаленность. Второй исход — это полная акон- стантность, при которой воспринимаемый размер будет соответствовать ретинальной проекции, уменьшающейся по мере увеличения расстояния до диска сравнения. Третий исход — это сверхконстантность, при которой произойдет сверхкомпенсация уменьшающейся сетчаточной проекции: по мере увеличения расстояния и уменьшения ретинальной проекции воспринимаемый размер будет увеличиваться. Собственно, цель эксперимента и состояла в том, чтобы определить условия, при которых в восприятии

размера будут обнаруживать себя константность, аконстантность или сверхконстантность. Результаты каждой серии представлены графически в виде зависимости подобранного размера от расстояния диска сравнения (рис. 7.5, б). Первоначально рассмотрим два исхода эксперимента, предсказанных на уровне теоретического анализа. На графике они показаны пунктирными линиями. Нижняя пунктирная линия соответствует нулевой константности, или аконстантности. Это значит, что испытуемый не имеет никаких оснований для подбора диска сравнения, кроме величины сетчаточной проекции тестового диска, который независимо от расстояния всегда равен Г. Другая пунктирная линия предсказывает полную константность, при которой диск сравнения подбирается соответственно действительной воспринимаемой величине, т.е. где происходит компенсация размера сетчаточного изображения.

Результаты эксперимента Холвэя и Боринга

Рис. 7.5. Результаты эксперимента Холвэя и Боринга

Как видно из рис. 7.5, б, при переходе от одной серии к другой константность размера падает и приближается к аконстантности. Высокий уровень константности наблюдался при бинокулярном и монокулярном нормальном зрении, причем в нервом случае имелась тенденция немного преувеличивать воспринимаемый размер по мере возрастания расстояния до тестового диска. В случае же дополнительных ограничений восприятия мы имеем резкое снижение константности. Такие результаты авторы объясняют тем, что в каждой последующей серии все меньше содержится информации об удаленности дисков сравнения, поэтому в последней серии испытуемый, вынося суждение о его размере, должен практически руководствоваться зрительным углом, т.е. исключительно проксимальной стимуляцией. Результаты четвертой серии наиболее близки к аконстантности, так как, согласно условиям эксперимента, зрительный угол дисков сравнения постоянен, а другой информации для вынесения суждения о размере не было.

Таким образом, эксперимент Боринга и Холвэя показал, что константность есть функция удаленности, и если зрительная система учитывает расстояние до объекта, то тогда сохраняется константность его размера. Иначе можно сказать, видимый размер определяется скорее дистальным стимулом (физической величиной объекта), чем проксимальным стимулом (величиной его сетчаточного изображения или, что то же самое, его угловой величиной). Боринг назвал сетчаточное изображение ядер- ным признаком, а совокупную информацию об удаленности — контекстным признаком, тогда можно сформулировать простую зависимость: чем меньше контекстных стимулов, тем выше доминирование ядерного признака. Такой подход к восприятию называют ядерно-контекстной тео- риейх.

Эйгон Брунсвик и Роберт Таулесс независимо друг от друга предложили меру оценки константности, например, в случае константности восприятия размера меру компенсации изменения проксимального стимула с изменением удаленности. Рассмотрим схему на рис. 7.6. 1 2 [3]

Схема определения коэффициента константности на примере

Рис. 7.6. Схема определения коэффициента константности на примере

константности размера2

Испытуемому предъявляется стержень АВ на расстоянии D{. Его задача подобрать стержень на расстоянии D2, чтобы он был равен эталону АВ. Предположим, что наш испытуемый подобрал такой стержень и его размер равен CD. Если бы он руководствовался только сетчаточной проекцией эталона, тогда подобранный стержень был бы равен СЕ, однако же испытуемый выбирает размер больше, чем ему подсказывает проекционная величина эталона, но и меньше, чем требуется (в случае полной константности, правильным был бы размер подобранного стержня, равный CF). Мы знаем, что в случае константности размера испытуемому надо компенсировать уменьшение ретинальной проекции вследствие изменения удаленности, т.е. в нашем примере, необходимо компенсировать уменьшение АВ на величину ЕЕ. Но результат компенсации испытуемого в нашем примере равен величине ED. Таким образом, если представить отрезок ЕЕ как шкалу, где точка Е — это начало шкалы, ее нулевое значение, а точка Е — конечное, то значения этой шкалы отражают собой все возможные положения видимого размера эталона: если не удалось компенсировать уменьшение размера, т.е. испытуемый руководствовался угловым значением, величина константности равна значению в точке Е, т.е. нулю, если же испытуемый полностью компенсировал уменьшение размера, величина константности равна значению в точке Е на шкале. В нашем примере мерой компенсации на выбранной шкале будет значение в точке D. Математически это можно представить в виде следующего отношения:

где k — это мера компенсации, или коэффициент константности.

Введем обозначения. Пусть величина эталона АВ равна Е, величина стержня CD (т.е. субъективная оценка величины эталона) равна К, величина проекции эталона СЕ равна Р. Тогда выражение (7.1) можно представить в следующем виде:

Психологический смысл формулы (7.2) можно выразить следующим образом: мера константности представляет собой отношение произведенной компенсации к требуемой. Таким образом, коэффициент константности может варьироваться в пределах от 0 до 1, а иногда и превышать 1, как, например, в эксперименте Холвэя и Боринга. Там мы могли видеть разные варианты работы механизма константности. Если k > 1, то наблюдается сверхконстантность, т.е. наблюдатель производит большую компенсацию, чем того требуют условия наблюдения, при k = 1 имеет место полная константность, если же k = 0, то наблюдается аконстантность.

В дальнейших экспериментах была показана роль разных признаков удаленности в компенсации уменьшения размера ретинальной проекции. Очевидно, что чем меньше признаков об удаленности объекта есть у наблюдателя, тем хуже константность. В ряде экспериментов было показано, что среди изобразительных признаков наиболее значимым является градиент текстуры[4] [5]. На этом основаны многие зрительные иллюзии, как, например, на рис. 7.7: все цилиндры — одинаковы по размеру, однако мы воспринимаем их как разные, наблюдателю кажется, что дальний цилиндр больше. Это впечатление достигается за счет использованных в рисунке признаков глубины — перспективы и градиента текстуры.

Puc. 7.7. Иллюзия величины2

В другом эксперименте была показана роль окуломоторных признаков[6]. Авторы предъявляли своим испытуемым в полной темноте объекты сравнения — белые равнобедренные треугольники разной высоты и на разном расстоянии (10, 25, 50, 100 и 400 см) так, чтобы их зрительный угол была равен 1°. Задача испытуемого состояла в том же, что и в эксперименте Хол- вэя и Боринга: подравнять размер так называемого тестового треугольника таким образом, чтобы он и треугольник сравнения выглядели как равные по размеру. В эксперименте варьировались величины аккомодации и конвергенции при помощи прибора, представляющего собой призмы, располагающиеся перед глазами испытуемого. Это заставляло испытуемого осуществлять более сильную или слабую аккомодацию и конвергенцию, чем требовало реальное расстояние, на котором располагалась цель, хотя ретинальная проекция в этом случае оставалась неизменной. Исследователи предположили, что если аккомодация и конвергенция участвуют в формировании константного образа, то в таких условиях, в которых находился испытуемый, следует ожидать изменения в воспринимаемом размере треугольников. Данное предположение подтвердилось. Если при определенном угле зрения за счет искажающих линз наблюдатель осуществлял более сильную аккомодацию и конвергенцию (следовательно, «делал вывод», что объект находится ближе), то он был склонен воспринимать размер треугольника как больший, чем он был на самом деле.

Несмотря на свою распространенность, гипотеза о том, что константность размера есть функция удаленности, подвергается критике, в основном с позиции экологического подхода. Гибсоновский подход к восприятию вообще и константности восприятия в частности привел к формированию альтернативной теории к объяснению механизма константности, в общем виде которую можно назвать теорией инвариантных отношений. Данную теорию мы рассмотрим в последующих параграфах.

  • [1] Миракян Л. И. Проблема константности величии и изучение тенденций к константности и к аконстантности в процессе восприятия // Вопросы психологии. 1972. № 4.
  • [2] Holway А. II., Boring Е. G. Determinants of Apparent Visual Size with Distance Variant //The American Journal of Psychology. 1941. Vol. 54 (1). P. 21—37.
  • [3] Логвиненко А. Д. Зрительное восприятие пространства. М.: Изд-во Моек, ун-та, 1981. Адапт. по: Волков II. Н. Восприятие предмета и рисунка. М. : Изд-во АПН РСФСР,1950.
  • [4] См., например: Chewier]., Delorme A. Depth perception in Pandora's box and size illusion:Evolution with age // Perception. 1983. Vol. 12 (2). P. 177—185.
  • [5] Gibson J.J. The perception of the visual world. Oxford : Houghton Mifflin, 1950. P. 182.
  • [6] Leibowitz H., Moore D. Role of changes in accommodation and convergence in the perceptionof size //Journal of the Optical Society of America. 1966. Vol. 56 (8). P. 1120—1129.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >