Революция в зрении: Что, как и почему мы видим на самом деле - Марк Чангизи

Ту же задачу пришлось решать разработчикам видеоигр. Как дать игроку возможность видеть своего персонажа, чтобы тот не заслонял игровое пространство? Если вы играете в режиме “от первого лица”, оружие вашего персонажа перекрывает значительную часть экрана (например, рис. 6а). Если же играть в режиме “от третьего лица”, когда весь персонаж виден вам со спины, значительная часть обзора тоже будет потеряна, так как персонаж перекроет ее своим телом (например, рис. 6б). Поэтому во многих играх игрок может менять угол зрения относительно персонажа. Вот вам, пожалуйста, возможное решение задачи: чтобы иметь возможность заглядывать за выросты собственного тела, позвольте глазам “бродить” вокруг и передавать информацию в мозг.

Природа, однако, нашла другое решение, в чем вы можете убедиться сами, посмотрев на собственный нос. Зажмурьте один глаз и слегка наморщите нос, и вы увидите, что он расположен в нижнем углу поля зрения и загораживает вашему открытому глазу обзор, как это показано на рис. 7а и 7б. Но стоит лишь открыть другой глаз, и с его помощью вы видите все, что скрывалось за носом (рис. 7в). Нос при этом никуда не девается, но теперь он имеет вид прозрачной фигуры. Каждому из глаз виден нос, который загораживает часть обзора. Но участки, закрываемые им, для каждого глаза свои, и потому пара глаз видит полную картину, в том числе нос. А вот если бы один ваш глаз был расположен спереди, а другой сзади, как на рис. 4б, любая выступающая часть тела, находящаяся спереди от вашего переднего глаза, мешала бы ему видеть.

Итак, размещать глаза по бокам головы (или по разные стороны плоскости симметрии, как у нас) выгодно не только потому, что дающая наиболее качественное зрение бинокулярная область в этом случае располагается спереди, позволяя нам лучше всего видеть то, на что мы смотрим. Это положение глаз необходимо нам, чтобы заглядывать за выступающие части собственного тела. Причем мало видеть сквозь них — одновременно надо видеть и их сами: не пренебрегать же преимуществами, которые дает такая зрительная обратная связь. Вероятно, в этом и заключается одна из наиболее существенных причин, почему глаза у животных по бокам головы. Бинокулярность обеспечивает нам самую простую разновидность “рентгеновского” зрения. Пока мы говорили только о способности “просвечивать” собственное тело, а не предметы окружающего мира. К окружающему миру мы перейдем чуть позже.

Итак, мы убедились, что иметь глаза по бокам головы лучше, чем когда один из них направлен вперед, а другой назад, и несоизмеримо лучше, чем когда они расположены в полости рта. Однако иногда мы, беспомощные смертные, все же размещаем глаза внутри тела. Например, когда вы управляете автомобилем, он становится продолжением вашего организма, а это значит, что теперь ваши глаза находятся внутри этого нового “тела”. И если “нос" машины, то есть капот и двигатель, сделан не из стекла, он перегородит часть переднего обзора — отсюда столько царапин у вас на бампере.

Рис. 6.

Изображения, имитирующие скриншоты компьютерных видеоигр двух типов: а) игра “от первого лица”, руки и оружие персонажа загораживают часть картины, б) игра “от третьего лица” (обзор частично перекрыт телом персонажа).

Передние части автомобилей не предназначены для “взаимодействия” с внешним миром, и потому обычно нам не обязательно смотреть ни на нос своей машины, ни сквозь него. Но такая способность видеть передние “придатки” и заглядывать за них может оказаться очень нужна водителю трактора или экскаватора: ведь речь идет об управлении снегоотвалом или ковшом. У некоторых моделей тракторов эта проблема частично решается: оператор (то есть глаза) помещается сбоку от рукоятки ковша. Так он хотя бы с одной стороны видит и ковш, и то, что находится непосредственно перед этим “выростом”. Биологическое решение данной проблемы, однако, иное (рис. 8): глаза оператора находятся на длинных стебельках по бокам машины. Но в связи с тем, что гигантские люди- улитки не торопятся наниматься в строительные рабочие, проще было бы снабдить оператора специальными очками, получающими сигнал от видеокамер, установленных с обеих сторон трактора. Насколько мне известно, ничем таким экскаваторщики не пользуются, однако вариант воплощения этой идеи можно видеть в том, как расположены боковые зеркала автомобилей. Из самого их названия следует, что зеркала эти находятся по бокам корпуса, и размещены они таким образом, что, во-первых, в каждое из них видна сама машина и часть обзора за ней (причем сзади), во-вторых, часть картины видна в оба зеркала (“бинокулярная область” позади машины). То есть расположение боковых зеркал на автомобиле напоминает расположение глаз на теле животного.

Однако остается принципиальное отличие. Сидя за рулем и пользуясь “боковыми глазами”, вы имеете дело с двумя отдельными изображениями. На самом деле вам даже приходится вертеть головой, чтобы их увидеть. Но, шутки ради, давайте представим, что вы видите их одновременно и рядом — например, на экране бортового компьютера. Видеть таким образом окружающий мир похоже на то, как если бы мы видели рядом пару фотографий (рис. 7а и 7б): мозг следил бы за обоими изображениями подобно работнику службы безопасности, следящему за показаниями сразу двух камер наблюдения. Но мы не видим мир так, мы видим его как на рис. 7в: все сразу, одной картинкой. Наверное, в этом есть выгода: может быть, так мы сводим к минимуму или количество нервной ткани, которое задействовано в формировании изображения, или время, которое необходимо мозгу для обработки зрительной информации.

Выгодно это или нет, не знаю. В любом случае это странно. У нас два глаза, две картины мира, две точки обзора. Так почему результирующее изображение воспринимается нами так, будто оно создается одним глазом, видящим только одну картину из единственной точки обзора? И где конкретно находится эта точка, если не в одной из двух настоящих точек обзора? Ну, последнее выяснить несложно. Надо просто открыть глаза и спросить себя: откуда, по нашим ощущениям, мы смотрим? Правильный ответ: из точки, которая находится посередине между глаз, чуть позади верхней части носа.

Итак, мы обозреваем мир из точки в центре лба, где глаза на самом деле нет. И это еще не все. Из этой точки вы должны были бы смотреть на свой нос сверху вниз, однако ваша обобщенная картина мира содержит целых два изображения носа: его правую сторону мы видим слева, а левую справа (рис. 7в). И окончательно сбивает с толку то, что оба этих “носа” прозрачны!

Как же вышло, что наше восприятие делает такие ошибки? И как мы справляемся с этим? К счастью, немногие из людей задаются вопросами о том, чем они смотрят, сколько у них носов, где те расположены и прозрачны ли они. Это возвращает нас к сравнению зрительного восприятия с “рабочим столом” компьютера (глава 1). Как мы помним, “рабочий стол” выглядит именно так, а не иначе, потому что это удобно, а не потому, что его внешний вид в точности отражает содержимое компьютера. Точно так и наше зрительное восприятие сформировалось в процессе эволюции, поскольку приносило пользу, а не воспроизводило мир перед глазами со всей аккуратностью. (Или лучше сказать так: когда оно все-таки дотошно воспроизводит реальность, это происходит из-за того, что такое воспроизведение приносит пользу.) Если бы головной мозг мог довольствоваться двумя отдельными изображениями, никаких иллюзий не требовалось бы. Но поскольку он предпочел видеть обобщенную картинку там, где ее, по сути, нет, ему пришлось “пойти по виртуальной дорожке”. Ведь если взять два правдивых изображения и “впечатать” одно в другое, получившаяся мазня вряд ли окажется реалистичной. Следовательно, наше восприятие является в некотором роде иллюзией. Иллюзией, которую мы прекрасно умеем истолковывать. И эта иллюзия полезна, поскольку благодаря ей животное видит и выступающие части своего тела, и то, что находится за ними.

Рис. 7.

а) Ваш нос загораживает от левого глаза правую часть зрительного поля, б) При этом от вашего правого глаза он загораживает левую часть зрительного поля, в) Обратите внимание, что на первых двух фотографиях участки, не видимые одному глазу, доступны второму. Открыв оба глаза, мы видим все. в том числе нос. изображения которого теперь расположены по бокам поля зрения. Причем мы видим сквозь свои носы, как если бы те были прозрачными. Участок в центре — там, где нос не может перекрывать обзор, виден обоим глазам, то есть представляет собой бинокулярную область.

Рис 8.

Следить за ковшом из кабины экскаватора — все равно что смотреть на мир одним глазом, расположенным во рту. Для согласованной работы оператору следовало бы иметь глаза на длинных стебельках и наблюдать за ковшом с двух сторон кабины.