Изображение и сознание

Система пространственных координат зрительной системы

Не стандартный взгляд на привычные вещи. Как мы видим? Чем отличается то, что мы видим от фотографического изображения? Как мы оцениваем размеры того, что видим? Возможно ли создание искусственной зрительной системы, работающей так, как у человека?

Какие вычислительные возможности есть у зрительной системы человека? Что может дать тренировка зрительной системы?

Заложены ли бесконечность и нуль в системах оценки величин человеком, и есть ли они в реальности? 

Изображение и сознание

Наверняка, вы знакомы с картинками, демонстрирующими различные оптические иллюзии. В интернете опубликовано множество таких картинок. Все эти иллюзии связаны с работой нашего сознания при обработке изображения, полученного на сетчатке глаза. Но мы поговорим не об иллюзиях, а о том, как наше сознание выполняет обработку изображения, получает информацию о размерах видимых нами объектов, и скорости, если они движутся.

Казалось бы, что изображение на сетчатке такое же, как изображение на матрице фотоаппарата, и обрабатываться оно должно подобно тому, как это происходит в фотоаппарате или видеокамере.

На самом деле, электронные устройства только готовят изображение к показу человеку. Ни фотоаппарат, ни видеокамера не знают об изображении ничего. Человек пытается извлекать из изображения информацию на основе определённых кодов, полученных в процессе воспитания, опыта сравнения изображений и данных, полученных другими органами чувств, или кодов уже заложенных в сознание человека эволюцией или создателем, – кому, что больше нравится.

Рассмотрим, как же человек определяет расстояние до объектов, их размер и скорость. Даже при отсутствии цвета эти параметры необходимы для восприятия окружающего мира, обеспечения собственной безопасности в нём.

Зрение человека от зрения машин отличает значительно больший охват по углу зрения, с одновременным сохранением детальности изображения. Во всяком случае, так человеку кажется. Впрочем, при определённой тренировке человек может при беглом взгляде на сцену запоминать практически все видимые детали.

Мы не будем никуда спешить и посмотрим на мир спокойно.

Дальность

Одна из важнейших характеристик видимых нами объектов, – дальность. Для её определения существует несколько механизмов. Один из них – бинокулярное зрение. За счёт параллакса мы можем определять расстояние до объектов на расстоянии до нескольких метров достаточно точно. Но существуют люди, которые потеряли зрение на один глаз. Тем не менее, и они определяют расстояние до окружающих предметов, даже водят автомобиль. Значит, бинокулярное зрение не основной инструмент определения дальности, хотя и очень удобный, достоверный, но в большей степени применяемый для ощущения объёма близко расположенных предметов.

Для определения дальности человек применяет встроенную математическую модель пространства.

В этой модели нет установленной заранее единицы измерения длины или ширины. Все измерения проводятся в относительных единицах, а в зависимости от реальной обстановки сознание подставляет необходимую единицу измерения. Конечно, в сознании нет заранее заложенных метрических или других эталонов. Эталоном для человека становится представление о своём росте, размерах частей своего тела, или размерах известных ему объектов. Помните название хорошего советского фильма – «Когда деревья были большими»? Попытайтесь вспомнить своё детство и ощущения того времени.

Каждый человек имеет собственный набор выработанных им эталонов.

К чему эти эталоны применяются?

В большинстве случаев они не применяются к каждому видимому объекту. Эталоны только указывают на масштаб модели окружающего пространства. Как же выглядит эта модель?

Зрение широко использует логарифмические шкалы восприятия величин. Логарифмические шкалы используются человеком и в других случаях, например, при определении громкости звука. Зрение использует логарифмические шкалы для определения яркости, светимости, светлоты (это разные понятия в оптике). Логарифмический масштаб применяется и при определении дальности.

Кто-то может поспорить и сказать, что глаз оптический прибор, там только геометрические и оптические законы работают. Глаз отдельно от человека, действительно, просто не очень совершенный оптический прибор. Но мы говорим не о построении глазом изображения на сетчатке. Зрение, как процесс, состоит из множества составляющих. Глаз находится в непрерывном движении, которое мы даже не замечаем. Непрерывно меняются точки зрения, фокусировка, происходит адаптация к различной яркости и цветности объектов, а нервные импульсы обрабатываются нашим подсознанием и сознанием. В целом вся зрительная система человека сложный механизм. Пожалуй, человек ещё не создал аналогичную искусственную систему.

Вот и логарифмический масштаб расстояний определяется всей зрительной системой, а не только оптической системой глаза.

Весь диапазон расстояний от предметов вблизи себя, до видимых границ, за которыми мы уже не можем отличить что ближе, а что дальше (пример – звёзды), зрительная система делит на зоны. Число зон может зависеть от индивидуальных особенностей человека. Мы примем, что число основных зон 12. Это соответствует тренированному зрению. Возможно, что у какого-то конкретного человека этих зон всего 5 или 7. На принципе работы зрительной системы это не отразится, просто зрение этого человека не так тренировано. Ведь, зрительная система, как и другие системы человека – интеллектуальная, обучаемая.

Итак, 12 основных зон. Есть ещё одна дополнительная зона, которая используется для восприятия предметов, находящихся в непосредственной близости от нас. Непосредственная близость, в данном случае, обозначает только то, что расстояние до наблюдаемого предмета меньше, чем выбранная условная единица длины.

Приведём две картинки, которые показывают, что изображение объекта и он сам, явления разные, а так же, показывают, как зоны помогают ощущать размеры объектов.