Сенсорные системы, 2022, T. 36, № 4, стр. 291-321

Исследования стереокинетического эффекта в свете общих проблем пространственного зрения

Изучавшийся Л.Н. Могилевым стереокинетический эффект (СКЭ) относится к числу зрительных иллюзий, которые не только завораживают своей силой и убедительностью, но и могут быть использованы как инструмент, позволяющий исследовать психофизиологические механизмы зрительного восприятия и структуру зрительной системы. В ходе многолетнего исследования СКЭ с начала 70-х годов до середины 80-х представления Могилева и его коллег о сути СКЭ и о взаимоотношениях различных механизмов пространственного восприятия претерпели радикальные изменения. В первых сообщениях о наблюдении СКЭ преобладало подчеркивание того, что этот эффект отражает существование механизма восприятия глубины, не имеющего отношения к бинокулярным механизмам, в основе которых лежит сопоставление проекций наблюдаемых объектов с двух разных точек зрения. К примеру, на V Всесоюзной конференции по нейрокибернетике доклад Могилева с коллегами назывался “Пространственный зрительный эффект, полученный от рисованных плоских подвижных изображений без использования стереопары”, и они писали:

“Мы предполагаем, что этот пространственный зрительный эффект не является результатом деятельности высших механизмов пространственного анализа, не связан непосредственно с опознаванием зрительного образа, с формированием представления об объекте. Он обусловлен “первичным” механизмом пространственного зрения”.

(Могилев и др., 1973, с. 207)

Последующие исследования СКЭ привели Л.Н. Могилева к пониманию того, что наблюдение этой иллюзии в различных условиях зрения и с использованием разных зрительных стимулов как раз очень информативно в плане изучения процесса формирования видимых образов.

Переходя к рассмотрению конкретных экспериментальных результатов, полученных Могилевым и его коллегами при исследовании СКЭ как такового и его применении для решения разных задач, остановимся на предыстории генераций феноменов СКЭ как однозначно детерминируемой иллюзии восприятия трехмерности, порождаемой в случаях монокулярного предъявления вращающихся плоских объектов, для которых последовательная смена проекций не противоречит пространственной их интерпретации – в согласии с гипотезой о возможно трехмерной природе тела вращения. Материал этих и уже после Могилева проводившихся экспериментов с динамической иллюзией СКЭ логично соответствует парадигме: если динамика предъявлений плоского объекта следует (с приемлемой погрешностью) формальной модели его трехмерной интерпретации, то такая модель “реально” проявится в восприятии, притом дополненная операциями интерполяции “непрерывной поверхности гипотетического тела” и зачастую не разрушаемая бинокулярными признаками, указывающими на плоскую форму объекта.

Вышесказанное отнюдь не исчерпывает списка проблем, до сих пор не имеющих решения на уровне универсально достаточных концепций константного зрения: для пространственной стабильности когнитивно порождаемой картины наблюдаемого (т.е. для непрерывно поддерживаемой модели “диспозиции и формы объектов наблюдаемой сцены”) требуется обеспечение инвариантности ее 3D образа, не разрушаемого при постоянно идущей смене сетчаточных проекций в ходе вергентных движений глаз (инвариантность к смене направления оптических осей глаз), равно как и стабильности “модели интерьера”, инвариантной к происходящим сдвигам “эгоцентра визуализации” (при перемещениях головы наблюдателя – в его движениях по отношению к неподвижному интерьеру). Анализ проявлений второго типа константности целесообразен при обсуждении циклической смены пространственных решений, наблюдающейся и для плоских композиций в вариантах “куб Неккера” либо “лестница Шредера”, и при характерном эпизодическом “выворачивании формы” иллюзорных образов в процессе длительного наблюдения СКЭ, изучавшемся и описанном Л.Н. Могилевым в его монографии.

До детализации этих экспериментов уместен краткий комментарий логично объясняемым причинам “интерпретационных метаморфоз кубов и лестниц”. В обсуждениях фигурируют две формальные разновидности оптической трансформации, переводящей трехмерную композицию ребер многогранника (в некой условной сцене) в плоскую его проекцию, производимую сенсором. Геометрия графа ребер может соответствовать простейшей параллельной разновидности проецирования (реализуемой длиннофокусным объективом или телевиком). Незначительным усложнением схемы можно реализовать и вариант центральной проекции (он моделирует оптические свойства короткофокусной камеры). Привлечением этих нетождественных моделей проецирования удается объяснить разницу иллюзорных интерпретаций (фигура либо стабильна в версии псевдо-реконструкции, либо циклически меняет воспринимаемый облик “виртуального тела”). Трактовка периодически возникающей нестабильности “иллюзорного 3D синтеза” тривиальна: параллельная проекция допускает два возможных варианта пространственной интерпретации формы графического объекта, и они возникают, сменяя друг друга по ходу попыток виртуальной экстраполяции. Центральная же проекция содержит вычислимые (в зрительном анализаторе – предположительно – оцениваемые) признаки уникальной версии пространственной реконструкции сенсорной плоской проекции “иллюзорного тела”, что и обеспечивает устойчивость произошедшей трехмерной его экстраполяции.

На примере “цилиндров Ульмана” (Ullman, 1979) обсуждаемое отличие типов реконструкции плоского поля стимулов удается динамически воспроизвести на экране монитора. Если (для стробоскопического предъявления) программа симуляции сцены моделирует схему параллельной проекции кругового цилиндра, вращающегося вокруг неподвижной оси с постоянной угловой скоростью (в ситуации, когда ось ориентирована “поперек” направления наблюдения), притом “прозрачная” его поверхность визуально представлена исключительно набором случайным образом размещенных светящихся (на темном фоне) точек, то наблюдающий в динамике эту картину “видит” вращающийся цилиндр, но не может указать направление вращения (версии попеременно меняются, а происходит это потому, что наблюдатель не может уверенно оценить, какая из сторон цилиндра ближняя, а какая – дальняя). В случае реализации варианта центральной проекции динамического объекта наблюдатель стабильно и адекватно различает ближнюю и дальнюю стороны прозрачного стакана, безошибочно оценивая направление и скорость его вращения.

Возвращаясь к примерам четкого проявления пространственной константности видимого положения, присущей человеку в бинокулярном и монокулярном режимах тестирования, отметим, что прямоугольный параллелепипед ребер, где состыкованы потолок, стены и пол в пустой комнате, по которой перемещается наблюдатель, воспринимается им реально стабильно и адекватно, и ни одна из видимых трехгранных вершин интерьера никогда не меняет ориентационной версии, как это происходит с плоской моделью “куб Неккера”, где в статике воспринимается проекция того же самого прямоугольного параллелепипеда. В случае с реальной комнатой за жестко адекватное восприятие 3D формы помещения в гетерархии модулей реконструкции содружественно “голосуют” моно- и бинокулярные гештальты глубины, и их реакция поддерживается в том числе “тонкими проверками” в блоках соответствия цветоконстантной и пространственной моделей освещения и окраски, использующих ключевые признаки поведения бликов и авторефлексов (Николаев, 1987), тогда как для куба Неккера кластер модулей полем стимулов не активирован. Итог: иллюзия-перевертыш.

Краткая история создания изображений для наблюдения СКЭ и его исследования до работ Л.Н. Могилева

Среди предшественников Л.Н. Могилева в истории исследований СКЭ выделяются две крупных фигуры – французского и американского художника Марселя Дюшана (Henri Robert Marcel Duchamp: 1887–1968) и итальянского философа и психоаналитика-фрейдиста Чезаре Музатти (Cesare Luidgi Musatti: 1897–1989), чья судьба оставила в истории след, напрямую связанный с экспериментами, порождавшими СКЭ. По-видимому, первым увлекся этим эффектом Марсель Дюшан, который в 1913 г. создал инсталляцию “Велосипедное колесо”, считающуюся исходным ростком произведений кинематического искусства. Хотя данное произведение не имело отношения к СКЭ, экспериментирование с вращающимися предметами и изображениями быстро привело Дюшана к открытию эффектных иллюзий, заключающихся в трансформации плоских фигур в объемные при их вращении. В искусстве эти иллюзии не получили специального названия, а сам Дюшан называл свои изображения, порождающие иллюзии типа СКЭ, “роторельефами”, нумеровал их и издавал альбомы дисков с такими изображениями. Примеры придуманных Дюшаном изображений, вызывающих СКЭ, приведены на рис. 1.

Рис. 1.

Набор роторельефов – “психоделических игрушек” Дюшана. Отдельно целиком показаны роторельефы № 12 и № 5 (1935 г).

Дюшан более известен благодаря вкладу в культуру модерна и считается одним из основателей нового искусства. Юность ХХ века ознаменовалась революционным натиском на каноны классического искусства, в том числе – на нормы и гуманистические цели творений изобразительного жанра, – с его тысячелетней культурной традицией. В России рождались: “космический футуризм” П. Филонова, самобытный и яркий абстракционизм В. Кандинского, магический реализм М. Шагала, супрематизм К. Малевича. На Западе – после прелюдии импрессионизма и первых экспериментов в стиле “сюр”, “наив”, “дада”, “набиды” (а также “экспрессив”, “кубизм” и “метафизика”) стали бойко провозглашаться амбициозные и “сшитые концептуально” манифесты Нового Искусства, мир стоял на пороге финальной отмены светлых задач фигуративного стиля, из-за оград средиземноморской цивилизации поднималось серое солнце поп-арта… Была во всей этой авангардной круговерти и вполне себе позитивная “новинка”: родился и родил интерес в стане любознательного обывателя жанр кинематического искусства, сразу же крикливо поддержанный заумью философствующих теоретиков. Cреди мэтров революционных трактовок был определенно заметен один из творцов сюрреализма и коцептуализма (c проекцией – в постмодернизм, дадаизм, OpArt) шахматист, скульптор, фотограф, теоретик искусства, провокативный агитатор направления Ready-made (ставшего доминантой поп-арта), – “скандальный француз с американским паcпортом” Марсель Дюшан, столь же громогласный “учитель слепой толпы”, как и его известные собратья по яростному пиару – Бретон, Маринетти, Дали и прочие глашатаи-провозвестники Новой Зари. Немногочисленные шедевры Дюшана хранятся в ведущих музеях Европы и США.

Эффектные пространственные иллюзии, порождаемые многочисленными и разнообразными дисками Дюшана, широко демонстрировались уже в 1920 г. и затем на протяжении многих лет. Они не могли не стимулировать изучение восприятия объемной формы на основе относительного смещения сетчаточных проекций, оказав влияние на многих исследователей пространственного восприятия. Без сомнения, был с ними знаком и Могилев, но цитировать Дюшана он не мог по причине отсутствия у этого художника научных публикаций.

Наиболее часто цитируемой ранней научной работой по СКЭ является статья (Musatti, 1924) итальянского ученого Чезаре Музатти, который был учеником Витторио Бенусси (Vittorio Benussi) и отмечал, что именно Бенусси первым описал данный эффект и дал ему название. Могилев неоднократно цитировал указанную работу Музатти, в том числе в опубликованной на итальянском языке коллективной статье (Mogylev et al., 1978), где одним из соавторов был G. Rizzolatti – итальянский коллега, связанный с кафедрой Могилева. В этой статье также приведена ссылка на более позднюю публикацию Музатти (Musatti, 1931), которая носит теоретический характер. В ней автор для объяснения СКЭ применяет понятия и представления гештальт психологии – теорию восприятия с участием ассимиляции. Эта работа Музатти имела меньший резонанс.

В своей первой статье по СКЭ Музатти достаточно подробно описывает эксперименты Бенусси (они не были опубликованы) и обсуждает разные виды восприятия третьего измерения, которые базируются на информации, получаемой в результате движения объектов или наблюдателя, разделяя их на три класса: восприятие глубины сцен на основе параллакса движения; восприятие трехмерной формы объектов при наблюдении проекций вращающихся фигур (в современной терминологии это KDE – kinetic depth effect); восприятие глубины и объемности, порождаемое определенными плоскими изображениями при их вращении. Термин “стереокинетический эффект” (СКЭ) Музатти оставляет только за пространственными эффектами третьего типа.

Примеры тест-объектов, использованных Музатти для наблюдения СКЭ, приведены на рис. 2. Один из них (рис. 2, а) близко напоминает излюбленный объект Могилева с набором эксцентрически расположенных колец, только в тест-объекте Музатти кольца распадаются на две группы.

Рис. 2.

Примеры тест-объектов, использованных Музатти (Musatti, 1924).

При вращении указанного паттерна возникает иллюзия наблюдения вместо плоского диска двух объемных конусов (большого и соединенного с ним маленького). В процессе длительного рассматривания из-за неоднозначности знака глубины иллюзорных фигур такого типа оба конуса эпизодически независимо “выворачиваются”, так что в видимом образе сменяются четыре варианта: на внутренней или внешней поверхности большего конуса виден выступающий или вдавленный малый конус. Следует отметить, что варианты иллюзорных конусов сменяются резко, каждая форма какое-то время видна как стабильная “жесткая” (если так можно сказать о фантоме) конструкция. В отличие от этого, при вращении второго показанного на рисунке тест-объекта Музатти (рис. 2, б) в видимом образе чередуются как жесткие, так и плавно трансформирующиеся трехмерные образования.

Основная часть научного наследия Музатти не имеет прямого отношения к зрительному пространственному восприятию, и главными его произведениями являются труды по философии, психологии и психоанализу. Его фундаментальные книги (такие как “Trattato di psicoanalisi”, “Geometrie non euclidee e problema della conoscenze”) переиздаются и пользуются спросом до сих пор.

Из близких по тематике публикаций своего времени Могилев отмечал статьи (Fisher, 1956; Mefferd, Wieland, 1967), но в дальнейшем его работы по СКЭ почти не пересекались с работами зарубежных авторов. У него наметилось и стало активно развиваться свое оригинальное направление исследований, связанное с практическим применением СКЭ в физиологии и офтальмологии для изучения структурно-функциональной организации зрительной системы человека (и животных), диагностики нарушений бинокулярного зрения и восстановления нарушенных бинокулярных функций. Большая часть публикаций Могилева, его учеников и последователей в 70- и 80-х гг. были посвящены разработке именно этого направления. К сожалению, кроме докторской диссертации и монографии Л.Н. Могилева (Могилев, 1979; 1982) и диссертаций И.Л. Рычкова (Рычков, 1974; 1985), развернутого изложения результатов, полученных на этом пути, нет. Имеющиеся публикации носят реферативно-тезисный характер (Могилев, 1975; 1976; 1978а, б; 1982; Могилев, Бояркина, 1978; Могилев, Рычков, 1974а, б; Могилев, Уфимцева, 1978; Могилев и др., 1973; Могилев и др., 1975).

Представление о том, как развивались работы по СКЭ на рубеже веков и в новом столетии другими авторами, можно получить из статей аналитического и обзорного характера (Wallach, Centrella, 1990; Proffit et al., 1992; Kramer et al., 2014). В рамках данной юбилейной статьи их обсуждать нет возможности.

Теоретический анализ работ Л.Н. Могилева по исследованию СКЭ

Изложим и обсудим наиболее важные, на наш взгляд, постановки экспериментов Л.Н. Могилева в ходе изучения СКЭ и выводы из них, сделанные им, – в сопоставлении с тем прогрессом в рамках этой темы, что по причинам сегодняшних возможностей быстрого, точного и более пластичного компьютерного моделирования (мощь ресурса технического зрения в сравнении с могилевскими инструментальными подходами) меняют акцентацию и “рейтинг фундаментальности” в пуле осмысленных ныне аспектов СКЭ. С этой целью на иллюстративном материале цитированной его монографии (Могилев, 1982) опишем “упорядоченное разнообразие фиксированных правил”, детерминировавших графическое оформление (в основном плоских) дисков, вращение которых (с управляемой угловой скоростью) давало СКЭ (рис. 3, включающий рис. 5 и 6 из монографии Могилева).

Рис. 3.

Скан страницы с рис. 5 и 6 из монографии (Могилев, 1982), демонстрирующий вид дисков, порождающих СКЭ с разнообразием форм иллюзорно экстраполируемых “тел”: в левом вертикальном ряду – гладких ( I, III) либо ступенчатого вида (II), а на правом фрагменте (соответствующем рис. 6 монографии) – с переменным (I) либо “спирально извитым” профилем (II).

Начнем с терминологии. Основной объект, при помощи которого Могилев воспроизводил СКЭ, представляет собой круглый диск с кольцеобразными черными полосами на белом фоне. Эти полосы автор называет “кольцевыми элементами”, а “эксцентриситетом” – величину отношения e = P/R сдвига P центра внешней либо внутренней окружностей, ограничивающих полосу, относительно центра вращения, к радиусу R диска. Важно отметить, что фактор ширины полосы, отмечаемый Могилевым, не определяет “напрямую” величину, устойчивость и “пространственную форму” иллюзии СКЭ, являясь лишь опосредованной (суммарной) причиной создаваемого эффекта. Прямым информационным источником СКЭ фактически является независимое воздействие на восприятие каждой из двух контрастных границ (скачок яркости черное/белое), образующих полосу. Параметр e, введенный Могилевым, безусловно, характеризует СКЭ, однако, “однозначно объясняет его” лишь совместный анализ пары e_ext и e_int (т.е. внешней и внутренней границ полосы). Это уточнение определяет разницу производимого впечатления в ситуациях равной и переменной ширины полос: в первом случае образ имеет ступенчатый вид, во втором – чаще всего гладко конический. И причина тут – в допустимой проективной “экстраполяции” плоской графической картины диска. Конус, в “3D пространстве интерпретации”, расчерченный полосами одинаковой ширины и спроецированный не в направлении его оси симметрии (в этом случае эффект СКЭ отсутствует), на проекции (а она и есть диск) будет иметь “закономерно переменную” ширину. Вклад в СКЭ каждой границы контраста, а не полосы (как пары границ), и определяет все возникающие эффекты. Заметим, что в коллекции “роторельефов” М. Дюшана (рис. 1) преобладают изображения, где нет полос, но имеются контрастные линии, “по Могилеву – разного e”, т.е. наличие полос не обязательно для возникновения СКЭ. Форма кольцевых элементов (во всех могилевских экспериментах с плоскими дисками), образованных границами окружности, не согласуется с версией интерпретации “виртуального тела” в рамках центральной его проекции, удовлетворяя параллельной, следствием чего и объясняется констатируемая Могилевым неустранимая полностью двойственность восприятия СКЭ (наблюдателю не удается стабилизировать иллюзорный пространственный образ): “3D реконструкция” попеременно выглядит то выпуклым телом (гладким либо ступенчатым конусом, а при определенных композициях e может создавать образ криволинейного конуса, наподобие “шляпы волшебника”), то вогнутой поверхностью типа воронки (прямой, кривой либо подобной амфитеатру). Более того, в терминах “могилевского e” безошибочно выявленные им закономерности организации “кольцевых элементов” дают (в полном согласии с проекционной гипотезой о форме экстраполируемого 3D образа) и более сложные варианты “иллюзорных поверхностей”: вид кругового конуса может быть “усложнен” до эллиптического либо соответствовать неким уже не-квадратичным формам поверхностей рода “спирально витого конуса” (см. правую часть рис. 3). Однако и такими вариантами “иллюзорных тел – из числа образов ригидных” (в опытах с плоскими дисками) не исчерпывается “интерполяционно-экстраполяционная мощь” механизмов СКЭ человека, продемонстрированная и описанная Могилевым. Им показаны (в том же задании через параметр e) правила организации полос, дающие СКЭ вида пульсирующей (с периодом в один оборот диска) 3D формы образа, не обладающего уже и свойством “твердости” (вид такого диска показан на той же правой части рис. 3). Целесообразно обсудить геометрическую природу “носителя” этой самой динамической интерполяции образа СКЭ, привлекаемого в качестве опорного элемента в процесс его реконструкции в схеме параллакса движения.

К тем же самым линейчатым поверхностям (с их нулевой гауссовой кривизной), что и образы СКЭ конусов у Л.Н. Могилева, относятся круговые цилиндры (также имеющие пространственную ось симметрии и в рамках проективной геометрии от круговых конусов не отличимые), интерполяционную динамическую экстраполяцию которых – в режиме дискретного представления их формы опорным облаком точек при стробоскопическом предъявлении испытуемому-наблюдателю – исследовал Ш. Ульман (этот фундаментальный труд 1979 г. мы упоминали в начале раздела). Что же представляют собой (для акта динамической репрезентации формы) линии контрастных границ полос на могилевском “кольцевом элементе”? Ответ однозначный и несложный для его осмысления читателем: каждая такая линия (а это всегда окружность) – для зрительного блока интерпретации, порождающего СКЭ, согласно “динамической модели” – след движения виртуальной опорной точки по своей контрастной границе. Ансамбль всех таких границ интегрируют (через перманентные проверки соответствия 3D гипотезе образа) механизмы синтеза зрительного образа наблюдателя, при условии, что весь предъявляемый набор этих траекторий динамически содружественно интерполирует поверхность единого гладкого и вращающегося тела. Она-то и проявляется в восприятии как пространственный образ СКЭ. Иными словами, композиция поля контрастных стимулов, представляя собой сеть линий на вращающейся карте, не противоречит гипотезе “о задании любой опорной точки на своей круговой границе, гипотетический пространственный ансамбль которых, мог бы в свою очередь принадлежать единой двумерной поверхности”, что и дает “разрешение на старт и поддержание образа”. В информационном смысле процесс вращения – не фактор “шума, который не мешает”, а ровно наоборот – единственный поставщик динамического набора “как бы дискретных ракурсов” иллюзорного тела, что и обеспечивает перцептивный его стереосинтез (мы сознательно не подняли уровень СКЭ до когнитивного, подчеркивая сугубо детерминированный механизм его проявления, не нуждающийся в конкурентном соперничестве альтернативных гештальтов с их иными пространственными решениями). Невозможность при помощи “диска фиксированной текстуры” (в сравнении с методиками, использованными Могилевым, например, с приемом генерации образа, описанным им во фрагменте “Моделирование при помощи мультипликационных изображений” на стр. 35 монографии) менять стимульное поле сообразно более сложным постановкам задач исследования, смещает предмет нашего анализа к рассмотрению приемов получения СКЭ, сближающих “идеологически” исследования Могилева и Ульмана.

Стробоскопически предъявлемый закольцованный мультфильм позволяет изучить, какого вида контрастными элементами и с какой минимальной плотностью их “разметки в качестве узлов интерполяции” для поверхности экстраполируемого динамически “тела” механизм использования параллакса движения может стабильно трансформировать поле входных стимулов в образ СКЭ. Рассматривавшиеся до сих пор примеры касались роли “точек” (в качестве источника информации, требуемой для синтеза образа). На цилиндре Ульмана они своей принадлежностью его поверхности (в виде случайного распределения) продуцировали эллиптические траектории, геометрия которых согласно зафиксированной и вычислительно воспроизводимой проекционной модели рождала образ вращающегося прозрачного и гладкого стакана – с ощущаемой угловой скоростью его вращения вокруг оси симметрии и ее “чувственно оцениваемой” ориентацией в виртуальном пространстве. У образов, индуцированных дисками Могилева, круговые траектории контрастных границ полос уже “стимульно фигурируют” во входном паттерне, только любая прямолинейная образующая (исходящая лучом у этой линейчатой поверхности из вершины конуса) в каждый момент времени представляет собой коллинеарный набор точек на пересечениях с контрастными границами полос (целиком вращаемого паттерна). Реализуется интегрально тождественное задание поверхности “рождаемого 3D образа”, хотя интерполяционную сетку можно альтернативно определять и как ансамбль круговых сечений поверхности, ортогональных оси ее вращения – числом 2N (если число полос на диске N), но с равным успехом и формулировать в виде динамически заметающего поверхность набора из 2N коллинеарных точек на любой образующей интерполируемого конуса, пересекаемой в этих точках набором 2N сечений (более сложные композиции могилевского дескриптора e поворачивают сечения относительно соседних, что трансформирует каждую образующую в криволинейный отрезок, а образ – в искаженный (согнутый, спирально завитый) квази-конус (правый фрагмент на рис. 3). Перейдем к анализу экспериментально показанного Могилевым факта, в варианте техники мультипликации демонстрирующего впечатляющий минимум информационной базы поля стимулов, достаточный для появления образа – по итогам успешной работы механизма динамической интерполяции (рис. 4, где воспроизведен левый фрагмент рис. 15 из монографии Могилева). Предложенная минимизация экспериментального инвентаря грандиозна: исчезли полосы с их двойными границами, нет более необходимости вращать диск. Вращающимся (на экране) остался лишь отрезок с закрепленной точкой (т.е. луч). Его переменная длина регулируется жесткой связью с окружностью, центр которой смещен относительно начала луча (на рисунке – по горизонтали вправо). Этот “предельно простой антураж” вызывает у наблюдателя (при полном обороте луча за 1 с) устойчивое впечатление непрерывной (воспринимаемой без сектора урезания) конической поверхности. Идея “фильма” – “до смешного проста”: в ролике воспроизведено напрямую заметание кругового конуса лучом его образующей. Этого оказывается уже достаточно для получения устойчивого образа конической поверхности (о случаях наблюдаемой инверсии вогнутость/выпуклость образа Могилев не упоминает, поэтому мы не знаем, какая проекционная схема была реализована при создании ролика). Накопился описательный материал, позволяющий декларировать реальность встречно симметричного обогащения методик Могилева и Ульмана – с целью дополнительно обрисовать мощнейшие возможности нейронального блока интерполяции, проявляющиеся в иллюзиях СКЭ, но эволюционно сложившиеся для обеспечения 3D константной картины мира, наблюдаемого в динамике, – привлечением схемы параллакса.

Рис. 4.

Динамическая схема формирования мультипликационного изображения: круговое движение отрезка А–Б переменной длины создает иллюзию конического тела – при разнесении позиций точки Б и центра окружности, по которой скользит точка А.

Рис. 5.

Типичные зрительные стимулы, использовавшиеся в психофизических и поведенческих экспериментах по исследованию СКЭ: кольцевое изображение – а и объемный инверсионный тест-объект (б – вид со стороны наблюдателя, в – вид сбоку).

Обозначения: К – кольца, СЭ –структурный элемент, Д – диск вращения, В – втулка для крепления на оси мотора.

Рис. 6.

Распределение испытуемых по оценкам величины СКЭ. Сплошные линии соответствуют условиям бинокулярного наблюдения с расстояния 3 м (жирная линия) и 6 м (тонкая линия). Штриховые линии соответствуют условиям монокулярного наблюдения с расстояния 3 м ведущим глазом (верхняя линия) и неведущим глазом (нижняя линия, почти совпадающая с верхней).

Методический прием Могилева без всякого усложнения переносится на модель Ульмана: вместо облака случайных точек динамическую интерполяцию цилиндра задает циклически скользящая его образующая, параллельная оси симметрии. В этом случае нет необходимости обеспечивать (как и в ролике Могилева) иллюзию собственного вращения дисплейно симулируемого “тела”, ведь образующая всегда конгруэнтна ею задаваемой поверхности, а потому служит исключительно целям пространственной интерполяции. В ситуации привлечения ульмановской техники поддержания модели “конуса Могилева” с помощью создаваемой численными методами интерполяционной сетки узлов случайной дислокации – также нет ни тени сомнения в “эффектоспособности” такой методики, ибо в проективном смысле круговые цилиндр и конус аналитически (сигнально информационно) эквивалентны. Общность же ключевого слова “образующая” напоминает нам о том, что конус и цилиндр принадлежат семейству линейчатых поверхностей, к числу которых относятся и представители отрицательной гауссовой кривизны – однополостные гиперболоиды (примером подобного объекта, где при помощи прямолинейных отрезков – балок – можно выстроить криволинейную структуру с положительной и отрицательной главными кривизнами, является известный пямятник Москвы – телевизионная “башня Шухова”). Идею-шаблон “отрезок образующей у Могилева” можно обобщать и далее, уже в отрыве от задачи интерполяции, но все еще в контексте проблемы актуального (ежемгновенно требуемого) поддержания константной модели мира – в опоре на алгоритм параллакса движения, перцептивно согласованный с проекционной моделью зрительной линейной перспективы (Николаев, 1987). Характернейшим примером этого фантастически эффективного подхода к динамической обработке “поля визуальных сигналов” – в ситуации их крайне бедного представительства – может послужить фрагмент мультфильма Норштейна “Ежик в тумане”, когда “из-за тумана” от наблюдаемых объектов мира остались лишь “черные отрезочки” (ветки кустов, сквозь гущу которых летит вперед камера-эго-глаз зрителя), но проекционно согласованный плоский массив черточек на экране дарит зрителю без каких-либо девайсов стереоподдержки мощнейшую иллюзию движения сквозь 3D сцену, где нет тел, бликов, окрасок, где бессильны гештальты рефлексов и бинокулярные модули! На этом мажорном аккорде придется закончить обсуждение наиглавнейших теоретических основ экспериментальных методов и идей Л.Н. Могилева, чтобы представить результаты его экспериментальной лабораторной работы и прикладных исследований.

О психофизических и поведенческих экспериментах с применением СКЭ

В эволюционном аспекте Л.Н. Могилев связывал развитие механизмов пространственного зрения с двигательными возможностями животных, их активностью в процессе пространственной ориентации и при решении других зрительных задач. Считая относительное смещение элементов сетчаточных проекций объектов при движении как самих животных, так и наблюдаемых объектов самым древним из механизмов пространственного зрения, Могилев придавал большое значение использованию СКЭ для исследования общей организации системы пространственного восприятия у человека и животных. Как уже упоминалось, его докторская диссертация называлась “Пространственные зрительные эффекты как показатели функциональной организации зрительных центров”.

На кафедре Могилева были развернуты соответствующие масштабные работы, включающие психофизические эксперименты на человеке (с привлечением как здоровых испытуемых, так и пациентов с различными поражениями ЦНС вследствие опухолей, травм, инсультов, абсцессов) и поведенческие опыты на животных (интактных и с хирургическим повреждением зрительных полей 17, 18 и 19 коры головного мозга). На начальных этапах проводилось много пробных исследований с целью отбора наиболее удобных и эффективных стимулов и способов их предъявления, с одной стороны, а с другой – наиболее подходящих способов регистрации реакций и количественной оценки наблюдаемых эффектов.

Для моделирования относительного смещения элементов сетчаточного изображения разноудаленных предметов в экспериментах использовали как плоские кольцевые изображения, так и объемные вращающиеся тест-объекты с различными параметрами. Примеры использованных зрительных стимулов показаны на рис. 5.

Важным методическим достижением было изобретение пар объемных тест-объектов двух принципиально различных типов, названных инверсионным и безынверсионным. Один из таких объектов (инверсионный) показан в двух ракурсах на рис. 5 (б, в). Его составными частями были два кольца на прозрачных подложках, имеющие разный размер и “эксцентриситет” e по отношению к оси вращения диска, на котором они крепились: больший – непосредственно, а меньший – на специальной наклонной подставке. В условиях бинокулярного наблюдения с небольшого расстояния (2–3 м) такой инверсионный тест-объект при вращении обеспечивал ощущение истинного расположения колец в пространстве, а в условиях монокулярного наблюдения положение колец в пространстве казалось противоположным (они как бы менялись местами). Парный безынверсионный тест-объект, отличающийся от инверсионного только смещением точки крепления на подставке, при вращении обеспечивал ощущение истинного расположения колец по глубине, как при бинокулярном, так и при монокулярном наблюдении. Очевидно, что такие пары объектов идеально подходят для исследования взаимоотношения бинокулярных механизмов восприятия глубины и механизмов, основанных на относительном смещении сетчаточных изображений, определяющих величину СКЭ. В контрольных опытах использовались также плоские изображения проекций объемных тест-объектов на плоскость опорного диска.

В большей части экспериментов на людях использовали плоские кольцевые изображения (рис. 5, а), которые позволяли легче варьировать параметры стимулов. Инверсионные и безынверсионные тест-объекты оказались особенно удобными для экспериментов на собаках с использованием условнорефлекторной методики и пищевого подкрепления.

Исследования взаимоотношений монокулярных и бинокулярных механизмов пространственного зрения на людях и собаках

В различных сериях экспериментов на людях ставились задачи определения зависимости величины СКЭ от различных параметров тест-объектов и условий наблюдения (в частности, в целях выбора наиболее удобных и эффективных стимулов для ускорения измерений) и оценки силовых взаимоотношений бинокулярного и стереокинетического механизмов восприятия глубины. Для участия в массовых экспериментах привлекали молодых людей в возрасте 18–25 лет с нормальным зрением. В различных сериях опытов обычно участвовали 100–200 человек. В опытах на пациентах с патологиями ЦНС, по естественным причинам, число участников было меньше.

В экспериментах широко варьировали параметры и условия стимуляции: число колец и их “эксцентриситет” в плоских стимулах, скорость вращения тест-объектов, фон, на котором они предъявлялись, расстояние наблюдения, условия освещения. Даже упомянуть все экспериментальные парадигмы в данной статье не представляется возможным, не говоря уже об изложении полученных результатов и их обсуждении. Кроме того, как уже упоминалось, детальных публикаций по результатам экспериментов очень мало. Поэтому мы приведем здесь данные только одной серии экспериментов, которые фигурируют и в докторской диссертации, и в монографии Могилева (рис. 6).

В представленной серии экспериментов сравнивали данные, полученные в результате оценки величины СКЭ у здоровых молодых людей в монокулярных и бинокулярных условиях зрения при двух различных расстояниях наблюдения (3 и 6 м). Оставляя в стороне вопрос о технической стороне построения графиков (на который теперь никто не сможет ответить), можно утверждать, что ожидаемое “подавляющее” влияние бинокулярных механизмов пространственного восприятия на СКЭ, выражающееся в уменьшении величины иллюзии глубины при переходе от монокулярного зрения к бинокулярному, четко видно (сравните данные при расстоянии наблюдения 3 м). С использованием такой же методики этот вывод был позднее подтвержден другими авторами и дополнен описанием возрастных изменений исследуемых взаимоотношений двух механизмов пространственного зрения, в частности в работах (Рожкова, Васильева, 2001; Васильева, Рожкова, 2010). Влияния на СКЭ доминантности глаз в монокулярных опытах не было обнаружено: результаты, полученные при наблюдении ведущим и неведущим глазом, практически совпадали.

Интересные, но явно предварительные данные, полученные при жизни Могилева на пациентах с различными поражениями ЦНС, нужно обсуждать с учетом более поздних данных, что не входит в нашу задачу.

Немногочисленные данные, полученные на собаках, исключительно важны уже потому, что они свидетельствуют об удобстве и эффективности разработанных методик с применением парных объемных инверсионных-безынверсионных тест-объектов. Однако продолжение подобных опытов до получения необходимой для анализа достаточно большой совокупности данных требует редкого энтузиазма в связи с трудозатратами на весь процесс обучения собак и “многосерийной” регулярной работы с ними; информации о других исследованиях такого плана мы не нашли.

Исследование Л.Н. Могилевым пространственных эффектов, возникающих при восприятии повторяющихся изображений в условиях физиологического двоения

Большое внимание было уделено Л.Н. Могилевым исследованию пространственных эффектов, которые можно наблюдать при рассматривании зрительных стимулов, имеющих вид горизонтальных рядов повторяющихся плоских изображений с определенными параметрами, в специальных условиях восприятия, называемых условиями физиологического двоения. Этот термин подчеркивает, что такое двоение возникает в отсутствие реального оптического (физического) двоения проекций одиночных объектов на сетчатках глаз. Физиологическое двоение достигается благодаря специальному приему наблюдения, основанному на дополнительном разведении или сведении зрительных осей двух глаз по отношению к нормальным условиям рассматривания. В таких условиях левое и правое сетчаточные изображения сдвигаются в разные стороны, нарушая условия нормальной бинокулярной фузии, из-за чего видимое изображение двоится: человек начинает одновременно видеть отдельные образы, относящиеся к левому и правому глазу – два монокулярных образа. Однако благодаря периодичности стимула при надлежащем разведении/cведении зрительных осей удается объединять и фузировать фрагменты левого и правого изображений, сдвинутые на период или несколько периодов, так как они оказываются в фузионных зонах бинокулярных механизмов восприятия. Конечно, такая фузия отличается от нормальной, так как имеет место “подмена”, но благодаря использованию периодичности (обеспечивающей идентичность или близкое соответствие фузируемых стимула) формирующиеся образы могут быть достаточно устойчивыми.

Первое сообщение на данную тему было опубликовано Л.Н. Могилевым в 1961 г. в сборнике докладов второй научной конференции физиологов, биохимиков и фармакологов Западно-Сибирского объединения, посвященной XXII съезду КПСС (г. Томск) и называлось “О пространственном зрительном эффекте при повторяющемся изображении” (Могилев, 1961). В этой публикации описаны основные типы повторяющихся изображений и эффекты, которые в дальнейшем фигурируют в других работах автора. Они представлены здесь в обобщающей таблице (табл. 1), составленной на основе цитирования авторского текста (Могилев, 1961, с. 95–96).

Как видно из приведенного описания, “повторяющиеся” фрагменты тестовых изображений были в цитируемой работе не всегда и не во всех отношениях идентичными. Компоненты, составляющие ряды, могли различаться по текстуре (№ 1), цвету (№№ 2,3), фону (№ 4). Расстояния между ними тоже специально варьировались (№№ 5, 6). Благодаря этим намеренно вводимым различиям Могилев с коллегами изучали различные характеристики и аспекты бинокулярного восприятия: предельно допустимые для механизмов фузии расхождения, бинокулярное смешение цветов, проявления бинокулярной конкуренции, закономерности восприятия глубины на основе диспаратности.

Поскольку в цитируемом кратком сообщении Могилева не было иллюстраций, ниже приведены рисунки (рис. 7–9) из его монографии (раздел “Способы получения пространственных зрительных эффектов при сдваивании изображений, построенных по принципу регулярности”, Могилев, 1982, с. 62–74), которые демонстрируют и часть вышеописанных эффектов, и новые возможности получения пространственных и цветовых трансформаций.

Рис. 7.

Изображение с повторяющимися элементами с форзаца монографии (Могилев, 1982), предназначенное для демонстрации эффекта фузии элементов, различающихся по цветовому тону и цветовой насыщенности.

Рис. 8.

Изображение из монографии (Могилев, 1982, стр. 69). Демонстрируется эффект поворота фигур при фузировании соседних элементов в каждом горизонтальном ряду.

Рис. 9.

Изображение из монографии (Могилев, 1982, стр. 72). Автор подчеркивает, что в получающейся при фузировании многоплоскостной картине наблюдается эффект подчинения (“привязки по глубине”) одних элементов (линий) другим (кольцам).

Если использовать современную терминологию, то изучавшиеся Л.Н. Могилевым изображения следует считать дискретными автостереограммами. Сейчас термин автостереограмма (АСГ) употребляют в отношении различных квазипериодических плоских изображений, содержащих повторяющиеся по горизонтали (образующие горизонтальный ряд) вертикальные столбцы из идентичных или почти идентичных изображений. При этом столбцы могут содержать как отдельные фигуры (дискретные АСГ), так и непрерывные сложные паттерны (непрерывные АСГ), где схожесть между столбцами может закономерно меняться. Если в дискретных АСГ наблюдатель видит ряды объемных или трансформированных, но всегда отдельных фигурок, то в непрерывных АСГ на всей площади может быть закодирован один крупный объект сложной формы или целая композиция с объектами разного типа. Очевидно, что для получения непрерывных АСГ требуются более сложные алгоритмы.

Большинству читателей АСГ могут быть знакомы по развлекательным книгам и интернет-сайтам с наборами таких изображений, при надлежащем рассматривании которых могут возникать пространственные композиции или “реалистичные” сцены большой сложности и тонкой структуры с цветовыми эффектами, включающими бинокулярный блеск. История изобретения и усложнения АСГ разными авторами кратко изложена далее, но заранее уместно отметить, что спустя небольшое время после первой публикации Л.Н. Могилев опубликовал изображения, которые уже нельзя считать дискретными и нужно отнести к переходному типу. Пример такого изображения из статьи (Могилев, 1963) показан на рис. 10.

Рис. 10.

Автостереограмма промежуточного типа (между дискретным и непрерывным). Изображение взято из статьи (Могилев, 1963).

В дальнейшем Могилев практически не занимался усложнением АСГ, переключившись на количественную оценку пространственных эффектов, возникающих при их наблюдении, и тем самым отошел от наметившегося в остальном научном сообществе главного пути совершенствования АСГ – создания сложных тонкоструктурных изображений с протяженными объектами, занимающими несколько периодов ( “непрерывных” АСГ). На рис. 11 представлен пример непрерывной АСГ, в которой при обычном рассматривании невозможно различить закодированную фигуру (акулу), а при надлежащем разведении зрительных осей она отчетливо видна. Отличие таких непрерывных АСГ от дискретных АСГ Могилева, на которых отдельные компоненты всегда различимы и при обычном рассматривании, очевидно.

Рис. 11.

Пример непрерывной АСГ с закодированным на всей ее площади объемным образом акулы (верхняя часть рисунка). АСГ состоит из похожих вертикальных компонентов (периодов), которые, однако, несколько отличаются друг от друга и не позволяют узнать закодированный объект. На нижней части рисунка представлена карта глубины для кодирования образа акулы.

Источник иллюстрации: Fred Hsu, March 2005., Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stereogram_Tut_Random_Dot_Shark.png#/media/File:Autostereogram.png

В своих работах Л.Н. Могилев отмечал, что важным преимуществом АСГ является возможность наблюдать их без специальных оптических устройств. Однако, что касается использования АСГ в лабораторных экспериментах и офтальмологической практике для оценки и тренировки механизмов пространственного зрения, то оно ограничивается трудностями, возникающими из-за специфических условий наблюдения тест-объектов и особенностей непривычного режима работы всего комплекса систем (сенсорной, аккомодационной и глазодвигательной), обеспечивающих процесс зрения. Эти факторы заставляют предполагать, что АСГ больше годятся для экспертной работы с людьми, профессии которых требуют отличных и гибких зрительных способностей, а также для тренировки зрения таких людей. В некоторых случаях АСГ могут также использоваться на заключительных этапах восстановления нарушенных бинокулярных зрительных функций у пациентов, но методики для такого функционального лечения пока не разработаны.

Место изображений, созданных Л.Н. Могилевым в истории развития работ по АСГ

Чтобы “привязать” АСГ Могилева к хронологической последовательности изобретений этого типа, напомним кратко историю развития наблюдений и идей.

Эффект, при котором повторяющийся паттерн при изменении угла конвергенции воспринимается как находящийся ближе или дальше реального изображения, в литературе часто называется “иллюзией обоев” (“wallpaper illusion”). Иллюзия обоев впервые была описана в 1738 г. Смитом (Smith, 1738, цит. по Howard, Rogers, 2012), и в дальнейшем исследовалась рядом ученых (Goethe, 1810; Meyer, 1852; Brewster, 1844a, b; Locke, 1849), что отражено на приведенной ниже хронологической схеме (рис. 12). Сам термин “иллюзия обоев”, похоже, впервые был введен Брюстером.

Рис. 12.

Хронологическая схема появления основных работ по созданию и совершенствованию АСГ. Голубым цветом выделены основополагающие публикации по случайно-точечным стереограммам. Зеленым цветом выделены основополагающие публикации, объединяющие в себе принцип случайно-точечных стереограмм и “иллюзию обоев” – случайно-точечные автостереограммы (SIRDS: single image random-dot stereogram).

Наблюдения иллюзии обоев естественным образом ставят вопрос о вкладе вергенции глаз (т.е. угла между зрительными осями) и диспаратности (различий в проекциях зрительной сцены на сетчатках левого и правого глаз) в воспринимаемое расстояние до объекта. Еще в первых работах было отмечено, что при рассматривании паттерна на скрещенных зрительных осях (перекрещивающихся перед плоскостью изображения) элементы паттерна обоев кажутся более близко расположенными и несколько меньшего размера, а при наблюдении паттерна на разведенных осях (перекрещивающихся за плоскостью изображения) элементы паттерна воспринимаются как более удаленные и большего размера. В первых попытках описать изменения воспринимаемого расстояния исследователи связывали возникающие пространственные эффекты с состоянием вергентной системы: оси глаз, перекрещенные ближе плоскости фиксации, как будто фиксируют более близкий виртуальный объект; оси глаз, перекрещенные за плоскостью изображения, наоборот, как будто фиксируют более далекий объект. В дальнейшем было показано, что различие в воспринимаемом расстоянии может быть задано и диспаратностью, и АСГ неоднократно использовались для исследования вопроса о вкладе в объемный образ вергенции и диспартности (Ono et al., 1971; Logvinenko, Belopolskii, 1994; Logvinenko et al., 2001).

После нескольких довольно подробных работ в 1840-х годах, исследования иллюзии обоев на некоторое время приостановились вплоть до второй половины XX века (рис. 12). Могилев стал одним из первых авторов, вновь открывших АСГ после перерыва (Могилев, 1961; 1963) и начавших исследования зрительных механизмов с их использованием. За рубежом работы Могилева долгое время оставались неизвестными, и первым, кто исследовал АСГ в XX веке, считался Pete Stephens (Рожкова, 2022а; Tyler, 2014; Sawada, Rozhkova, 2020).

Однако в период между публикациями, посвященными иллюзии обоев (Brewster, 1844; Meyer, 1952; Locke, 1849), и работами Могилева (Могилев, 1961, 1963) возникла другая ветвь исследований пространственного зрения, которая затем объединилась с ветвью АСГ: исследования случайно-точечных стереограмм (СТС – перевод английского термина “random-dot stereogram”, RDS). СТС – это пара изображений, предназначенных для левого и правого глаза, в каждом из которых по отдельности можно видеть только случайный набор точек, тогда как их фузирование дает возможность увидеть объемный образ, закодированный только диспарантностью – относительным смещением точек в левом и правом изображениях.

Долгое время считалось, что для восприятия объемной формы предмета зрительная система должна сначала опознать объект в каждом глазу отдельно. Однако еще в 1901 г. Сантьяго Рамон-и-Кахаль описал механизм создания “закомуфлированного” по принципу CТC изображения (Ramon y Cajal, 1901; Bergua, Skrandies, 2000). Однако он описал свое открытие только как криптографический метод, не обсуждая при этом особенности бинокулярного зрения. Чуть позже, в 1939 г. Б.Н. Компанейский и в 1954 г. K. Ашенбреннер (Aschenbrenner, 1954) оба опубликовали случайно-точечные стереограммы, полученные разными способами. Но только начиная с 1960 г. в работах Б. Юлеша случайно-точечные стереограммы были подробно рассмотрены как средство для исследования взаимодействия различных механизмов зрительной системы человека (Julesz, 1960; 1964; 1971). Работы Б. Юлеша дали еще одно основание полагать, что зрительная система человека состоит из многих различных модулей, функционирующих независимо. Более подробный обзор истории создания и использования в зрительной науке случайно-точечных стереограмм можно найти в работах (Рожкова, 2022б; Howard, Rogers, 2012, раздел 24.1.5).

Довольно скоро после работ Б. Юлеша появились первые АСГ, состоящие из случайно-точечных паттернов: до этого АСГ чаще всего создавали из монокулярно узнаваемых объектов, и только их пространственное расположение менялось при рассматривании АСГ с измененным углом вергенции. Первую известную случайно-точечную АСГ создал вручную в 1970 г. Masuhiro Ito (Tyler, 2014), незадолго до появления работы (Peck, 1979). В 1979 г. К. Тайлер и М. Кларк разработали первый алгоритм, способный генерировать АСГ на основе задаваемой пользователем карты глубины желаемого трехмерного объекта или сцены (Tyler, Clarke, 1990; Tyler, 2014).

Очевидно, что по своему содержанию работы Л.Н. Могилева по АСГ находятся между работами Эдварда Трента (Trent, 1972) и Кристофера Тайлера (Tyler, Clarke, 1990 – статья об изобретении, фактически сделанном в 1979 г.), хотя хронологически Л.Н. Могилев опережал Э. Трента. Встречающиеся в работах Л.Н. Могилева АСГ всегда содержали монокулярно различимые объекты (не случайно-точечные паттерны).

При помощи тестовых стимулов типа АСГ Л.Н. Могилев исследовал как влияние разных составляющих зрительного процесса на формирование пространственного образа (в частности, вклад вергенции), так и явление бинокулярной конкуренции (борьбы полей зрения). Бинокулярная конкуренция и бинокулярная интеграция особенно интересовали Л.Н. Могилева: в его работах много описаний специальных АСГ, подразумевающих фузирование объектов, которые различаются в левой и правой частях формирующейся стереограммы по цвету, яркости, размеру, форме, ориентации или составным элементам. Автор скрупулезно описывает получаемые при восприятии таких АСГ впечатления, подчеркивая при этом значение индивидуального опыта и тренированности наблюдателя (Могилев, 1982, с. 74).

В чем достоинства и недостатки бинариметра Могилева как варианта устройства для free fusion?

– Замечательна идея Могилева использовать прозрачный экран и масштабную сетку. Это облегчает перевод взгляда вдаль за плоскость, где расположен тест-объект, и удобно для наблюдения и количественного анализа формирующихся образов.

– Однако о “естественности” условий наблюдения говорить неправомерно, так как формирование бинокулярного образа происходит в очень непривычных условиях, и этот образ не соотносится с телесной реальностью в том месте, куда направлен взгляд, являясь продуктом, зависящим от усилий испытуемого.

– Правильная интерпретация количественных данных и выводов требует точной информации об оптике глаз каждого испытуемого, сохранения стабильной позиции испытуемого для исключения необходимости дополнительных настроек в течение длительных процедур, участия квалифицированного медперсонала.

Приведем пример из монографии Могилева, показывающий, что даже в самых простых случаях “точные данные”, полученные при помощи бинариметра, могут оказаться сомнительными и приводить к неверным заключениям. Это описание экспериментов по определению расстояний до мнимых плоскостных изображений и размеров их элементов (Могилев, 1982, с. 77–78). В эксперименте измеряли расстояния до мнимого изображения (L) при разных значениях расстояния от глаз до тестового изображения, состоящего из двух идентичных колец, расстояние между которыми по горизонтали р варьировали. Теоретически предсказываемое расстояние до видимого бинокулярного образа рассчитывали на основании значений “нормального стереоскопического базиса” l, который офтальмологи определяют по расстоянию между центрами зрачков при параллельности зрительных осей. Однако в действительности расстояние между зрачками скорее отражает взаимное расположение оптических, а не зрительных осей и не соответствует реальному стереоскопическому базису. Если сравнивать систему двух глаз с оптическим дальномером, то для точного определения стереоскопического базиса этой системы нужно учитывать многие детали ее сложной оптико-механической конструкции. Несовпадение зрительной и оптической осей – это только один осложняющий момент. Как минимум, нужно еще учитывать несовпадение центра поворотов глаза с его геометрическим центром и наличие двух узловых точек оптики (даже в упрощенной схеме глаза).

Один из выводов, сделанных на основе проведенных измерений, был следующим: “экспериментально установлено, что ощущаемое расстояние до мнимого изображения всегда меньше рассчитанного…, причем эта разница возрастает по мере увеличения р. При приближении отношения р/l к 1 расстояние до мнимого изображения стремится к бесконечности. В действительности же при р = l и даже при р/l >1 мнимое изображение видится на вполне определенном расстоянии… Исходя из расстояния до мнимого изображения, можно рассчитать угол конвергенции зрительных осей. Действительный угол конвергенции всегда будет больше рассчитанного, а разница между этими углами будет возрастать при увеличении отношения р/l.”

В тексте книги приводятся умозрительные соображения по поводу этих озадачивающих фактов, но их легко понять, если учесть имеющиеся данные о величине угла между зрительной и оптической осью глаза. У большинства людей направление зрительной оси каждого глаза в пространстве несколько отклонено от направления оптической оси в сторону носа, так что зрительные оси пересекаются ближе к лицу, чем оптические. Это обстоятельство на качественном уровне объясняет обсуждаемые результаты без привлечения гипотетических механизмов анализа параметров формирующихся образов. Что касается количественных оценок, то для их обсуждения не хватает необходимых данных. Очевидно, что получаемые экспериментальные данные должны варьировать в соответствии с индивидуальными значениями углов между зрительными и оптическими осями. Кстати, можно высказать предположение, что описанные в выводах закономерности соблюдались не всегда, поскольку встречаются люди и с противоположным направлением отклонения зрительной оси от оптической (по отношению к указанному выше типичному отклонению).

Энтузиасты использования бинариметра в офтальмологии даже создали отдельное направление в диагностике и функциональном лечении бинокулярных расстройств, описанное в монографии “Теоретическая и клиническая бинариметрия” (Бачалдина и др., 2006). У этого прибора действительно есть свои специфические достоинства. Однако мы не нашли явных оснований для того, чтобы отдавать бинариметру предпочтение перед другими приборами с аналогичными возможностями или перед интерактивными компьютерными программами с имитацией как существовавших ранее диагностических и лечебных приборных процедур, так и новых, которые невозможно было реализовать без использования современной компьютерной техники и стереотехнологий. Естественно думать, что у каждого прибора и метода есть своя область рационального применения, и нужно это учитывать. Более того, совершенно очевидно, что со временем сравнительная ценность разных средств не может не меняться в соответствии с очередными научными открытиям и техническим прогрессом.

Заключительные замечания

Ретроспективный анализ разноплановых научных работ Л.Н. Могилева по исследованию механизмов пространственного зрения показывает, что их уровень соответствовал уровню исследований, проводимых за рубежом, как в теоретическом плане, так и в отношении методологии экспериментов и практического применения полученных результатов. Конкретные достижения и их значение для формирования адекватного представления о структурно-функциональной системе пространственного зрения человека отмечены в каждом разделе статьи.

К сожалению, многие работы Л.Н. Могилева прерывались в фазе развития, на которой становилась очевидной необходимость расширения и углубления исследований или появлялась идея относительно поворота в новом направлении. Очень жаль, что эти работы не были продолжены. В публикациях Л.Н. Могилева есть идеи, которые интересно и полезно было бы развивать и в настоящее время.

Естественное изменение текущих представлений, связанное с появлением новых концепций и экспериментальных данных, приводит к необходимости пересмотра ряда идей и открытий Л.Н. Могилева, их переоценки. Нет сомнения, что исследователи, пожелавшие заняться этой работой, найдут в наследии Л.Н. Могилева богатый материал и для переосмысления своей собственной работы.